HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bondverfahren (Verbindungsverfahren) und ein Bondgerät (Verbindungsgerät) für ein Metallelement unter Verwendung eines Laserstrahls. The present invention relates to a bonding method and a bonding apparatus for a metal member using a laser beam.
2. Beschreibung des Stands der Technik 2. Description of the Related Art
Es gibt eine bekannte Technologie, in der ein Metallelement durch Abstrahlen eines Laserstrahls auf eine Oberfläche des Metallelements und Verursachen, dass das Metallelement den Laserstrahl absorbiert, erwärmt wird. Siehe japanisches Patent mit der Nr. 4894528 ( JP 4894528 ), japanisches Patent mit der Nr. 5602050 ( JP 5602050 ), und die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2014-228478 ( JP 2014-228478 A ) z.B. In diesem gibt es verschiedene Gewinde zum Erwärmen eines Metallelements. Zum Beispiel ist einer dieser Gründe, zwei Elemente zu bonden, wie in der JP 4894528 und der JP 5602050 beschrieben ist. Wenn zwei Elemente gebondet werden, wird z.B. ein Metallelement (z.B. ein Leitungsdraht), das als Kontakt eines elektrischen Schaltkreises dient, erwärmt, und ein zu bondendes Element (z.B. ein Halbleiteranschluss) und das Metallelement werden direkt zusammengebondet. In diesem Fall können, wie in der JP 4894528 und der JP 5602050 beschrieben ist, während ein erwärmter Abschnitt in einer festen Phase behalten wird, ohne den Abschnitt ausreichend zu erwärmen, um den Zustand in einen Zustand einer flüssigen Phase zu ändern, das Metallelement und das zu bondende Element mit einem vorbestimmten Druck gegeneinander gedrückt werden, um zusammengebondet zu werden (Festphasendiffusionsbonden). Alternativ kann das Bonden durch ein gewöhnliches Schweißen durchgeführt werden, indem der erwärmte Abschnitt geschmolzen wird, um in einen Zustand einer flüssigen Phase zu wechseln. Durch diese Bondverfahren kann das Bonden zwischen dem Metallelement und dem zu bondenden Element unter Hochtemperaturbedingungen fester als z.B. in dem Fall des Bondens mit einem Lötmittel gemacht werden. There is a known technology in which a metal member is heated by irradiating a laser beam onto a surface of the metal member and causing the metal member to absorb the laser beam. See Japanese Patent No. 4894528 ( JP 4894528 ), Japanese Patent No. 5602050 ( JP 5602050 ), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-228478 ( JP 2014-228478 A For example, in this there are different threads for heating a metal element. For example, one of these reasons is to bond two elements, as in the JP 4894528 and the JP 5602050 is described. For example, when two elements are bonded, a metal element (eg, a lead wire) serving as a contact of an electric circuit is heated, and a member to be bonded (eg, a semiconductor terminal) and the metal member are directly bonded together. In this case, as in the JP 4894528 and the JP 5602050 is described while keeping a heated portion in a solid phase without sufficiently heating the portion to change the state to a state of a liquid phase, the metal member and the member to be bonded are pressed against each other with a predetermined pressure to be bonded together to become (solid phase diffusion bonding). Alternatively, the bonding may be performed by ordinary welding by melting the heated portion to change to a state of a liquid phase. By these bonding methods, the bonding between the metal member and the member to be bonded under high-temperature conditions can be made stronger than, for example, in the case of bonding with a solder.
Einige andere Beispiele des Erwärmens wie z.B. das, das in der JP 2014-228478 A beschrieben ist, zielen dazu, eine zerstörungsfreie Untersuchung durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Metallelement und ein zu bondendes Element, die bereits zusammengebondet sind, miteinander mit einem ausreichenden Bereich dazwischen in Berührung und zusammengebondet sind. In der Technologie der JP 2014-228478 A wird zuerst ein Metallelement erwärmt und dessen Temperatur wird durch Abstrahlen eines Laserstrahls auf das Metallelement erhöht, das an ein zu bondendes Element zu bonden ist. Wenn zu dieser Zeit das Metallelement und das zu bondende Element miteinander mit einem ausreichenden Bereich dazwischen in Berührung sind (aneinander gebondet sind), wird die Wärme zum Erhöhen der Temperatur zufriedenstellend abhängig von der Berührungsfläche von dem Metallelement zu dem zu bondenden Element übertragen. Entsprechend ist die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Metallelements niedrig. Wenn jedoch das Metallelement und das zu bondende Element nicht miteinander mit einen ausreichenden Bereich dazwischen in Berührung sind, und sie unzureichend zusammengebondet sind, kann die Wärme des Metallelements nicht zufriedenstellend zu dem zu bondenden Element übertragen werden, und somit ist die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit hoch. Ausgehend von dem Unterschied zwischen diesen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten wird der Bondzustand zwischen dem Metallelement und dem zu bondenden Element evaluiert. Some other examples of heating such as that in the JP 2014-228478 A The aim of this invention is to carry out a nondestructive investigation to determine whether a metal element and a member to be bonded which have already been bonded together are in contact and bonded together with a sufficient area therebetween. In technology of JP 2014-228478 A At first, a metal member is heated and its temperature is raised by irradiating a laser beam to the metal member to be bonded to a member to be bonded. At this time, when the metal member and the member to be bonded are in contact with each other with a sufficient area therebetween, the heat for increasing the temperature is satisfactorily transferred from the metal member to the member to be bonded, depending on the contact area. Accordingly, the temperature rise rate of the metal member is low. However, when the metal member and the member to be bonded are not in contact with a sufficient area therebetween, and they are insufficiently bonded together, the heat of the metal member can not be satisfactorily transferred to the member to be bonded, and thus the rate of temperature rise is high. Based on the difference between these temperature rise rates, the bonding state between the metal member and the member to be bonded is evaluated.
In der voranstehend gegebenen Beschreibung wird als abgestrahlter Laserstrahl in vielen Fällen ein kostengünstiger YAG-Laser z.B. verwendet. Der YAG-Laser ist ein Laser, dessen Laserstrahl eine Nah-Infrarot-Wellenlänge (0,7 mm bis 2,5 mm) aufweist. Der Absorptionsgrad eines Metallelements wie z.B. Kupfer (oder Aluminium) für den durch den YAG-Laser abgestrahlten Laserstrahl ist an einer niedrigen Temperatur sehr niedrig, bevor eine vorbestimmte Temperatur (z.B. ein Schmelzpunkt) erreicht wird. Somit ist z.B. in der JP 4894528 , JP 5602050 , JP 2014-228478 A , ein Kupfer (oder Aluminium) für das Metallelement verwendet wird, der Temperaturanstieg des Metallelements niedrig, da der Absorptionsgrad des Metallelements für den Laserstrahl sogar dann niedrig ist, wenn der Laserstrahl direkt auf das Metallelement mit niedriger Temperatur abgestrahlt wird. Folglich wird viel Energie verbraucht, bis die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, von der der Absorptionsgrad ansteigt. Nicht lediglich in Kupfer oder Aluminium sondern auch in anderen Metalle, allgemein mit niedriger Temperatur, ist der Temperaturanstieg des Metallelements niedriger als bei einer hohen Temperatur, da der Absorptionsgrad für den Laserstrahl niedriger ist. Folglich wird viel Energie verbraucht, bis die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, von der der Absorptionsgrad ansteigt. In the above description, as a radiated laser beam, in many cases, a low-cost YAG laser is used, for example. The YAG laser is a laser whose laser beam has a near-infrared wavelength (0.7 mm to 2.5 mm). The absorptivity of a metal element such as copper (or aluminum) for the laser beam emitted by the YAG laser is very low at a low temperature before reaching a predetermined temperature (eg, a melting point). Thus, for example, in the JP 4894528 . JP 5602050 . JP 2014-228478 A When a copper (or aluminum) is used for the metal member, the temperature rise of the metal member becomes low because the absorptivity of the metal member for the laser beam is low even when the laser beam is radiated directly onto the low-temperature metal member. Consequently, a lot of energy is consumed until the predetermined temperature is reached, from which the degree of absorption increases. Not only in copper or aluminum but also in other metals, generally at a low temperature, the temperature rise of the metal element is lower than at a high temperature, because the absorbance for the laser beam is lower. Consequently, a lot of energy is consumed until the predetermined temperature is reached, from which the degree of absorption increases.
Im Gegensatz wird in der Technik der JP 2014-228478 A ausgehend von bekanntem Wissen ein Oxidfilm auf einer Oberfläche eines Metallelements ausgebildet, um den Absorptionsgrad des Metallelements für einen Laserstrahl bei niedriger Temperatur zu erhöhen. Der Oxidfilm wird durch Abstrahlen eines Laserstrahls zum Ausbilden eines Oxidfilms auf die Oberfläche des Metallelements ausgebildet. Insbesondere, um den Oxidfilm derart auszubilden, dass die Filmdicke davon eine vorbestimmte Filmdicke wird, die es ermöglicht, dass ein vorbestimmter Absorptionsgrad erlangt wird, wird der Laserstrahl auf die Oberfläche des Metallelements für einen vorbestimmten Zeitraum abgestrahlt. Darauffolgend wird ein erwärmender Laserstrahl auf das Metallelement durch den somit ausgebildeten Oxidfilm abgestrahlt. Die Temperatur des Metallelements, dessen Absorptionsgrad für den Laserstrahl durch die Ausbildung des Oxidfilms verbessert ist, wird schnell erhöht, und der Bondzustand wird wirkungsvoll evaluiert. In der JP 2014-228478 A wird ausgehend von bekanntem Wissen, dass der Absorptionsgrad für den Laserstrahl gesättigt wird, wenn die Filmdicke des Oxidfilms über einen bestimmten Wert ansteigt, eine Filmdicke eingestellt, an der der Absorptionsgrad gesättigt ist, und die Bestrahlungszeit des Laserstrahls zum Ermöglichen dieser auszubildenden Filmdicke wird eingestellt. In contrast, in the art of JP 2014-228478 A Based on known knowledge, an oxide film is formed on a surface of a metal member to increase the absorptivity of the metal member for a laser beam at low temperature. The oxide film is formed by irradiating a laser beam to form an oxide film on the surface of the metal member. In particular, to form the oxide film such that the film thickness thereof becomes a predetermined one Film thickness, which allows that a predetermined degree of absorption is obtained, the laser beam is irradiated to the surface of the metal element for a predetermined period of time. Subsequently, a heating laser beam is irradiated to the metal member through the thus formed oxide film. The temperature of the metal member whose laser beam absorbance is improved by the formation of the oxide film is rapidly increased, and the bonding state is effectively evaluated. In the JP 2014-228478 A From the known knowledge that the absorptance for the laser beam becomes saturated when the film thickness of the oxide film rises above a certain value, a film thickness at which the absorption degree is saturated is set, and the irradiation time of the laser beam for allowing this film thickness to be formed is adjusted.
Jedoch benötigt es zu viel Zeit zum Ausbilden eines Oxidfilms, der eine Dicke aufweist, die gleich wie oder größer als eine bestimmte Filmdicke ist, mit der der Absorptionsgrad gesättigt wird, wie in der JP 2014-228478 A beschrieben ist, was verursacht, dass Kosten ansteigen. Wenn die Laserbestrahlungszeit verkürzt wird, um den Oxidfilm in einer kurzen Zeit auszubilden, wird die Filmdicke des ausgebildeten Oxidfilms dünner. In diesem Fall weist ein Verhältnis zwischen der Filmdicke eines dünnen Oxidfilms, der durch Laserbestrahlung für eine kurze Zeit ausgebildet werden kann, und der Absorptionsgrad des Metallelements für den Laserstrahl eine Periodizität auf, in der ein lokales Maximum und ein lokales Minimum abwechselnd in einer Errichtung erscheinen, in der die Filmdicke über 0 hinaus ansteigt. In diesem Fall, sogar wenn Variationen in der Filmdicke des ausgebildeten Oxidfilms nicht groß sind und klein sind, treten große Variationen in dem Absorptionsgrad auf. Folglich kann der Absorptionsgrad für den Laserstrahl nicht stabil erhalten werden, obwohl die Kosten niedrig sind. However, it takes too much time to form an oxide film having a thickness equal to or greater than a certain film thickness with which the absorption degree becomes saturated, as in US Pat JP 2014-228478 A is described, which causes costs to rise. When the laser irradiation time is shortened to form the oxide film in a short time, the film thickness of the oxide film formed becomes thinner. In this case, a ratio between the film thickness of a thin oxide film which can be formed by laser irradiation for a short time and the absorptivity of the metal element for the laser beam has a periodicity in which a local maximum and a local minimum appear alternately in one construction in which the film thickness increases beyond 0. In this case, even if variations in the film thickness of the formed oxide film are not large and are small, large variations in the absorption degree occur. As a result, the degree of absorption for the laser beam can not be stably obtained although the cost is low.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bondverfahren und ein Bondgerät für ein Metallelement bereitzustellen, die einen dünnen Oxidfilm mit niedrigen Kosten ausbilden können, um den Absorptionsgrad für einen Laserstrahl zu verbessern, und dabei zu ermöglichen, dass in einer kurzen Zeit ein Bonden zwischen zwei Metallelementen erlangt werden kann. It is an object of the present invention to provide a bonding method and a metal member bonding apparatus that can form a thin oxide film at a low cost to improve the absorptivity of a laser beam, thereby enabling bonding in a short time two metal elements can be obtained.
Ein Bondverfahren gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Bondverfahren zum Bonden einer ersten Bondoberfläche eines ersten Metallelements zu einer zweiten Bondoberfläche eines zweiten Metallelements, die mit der ersten Bondoberfläche in Berührung ist, indem ein Warmbondlaserstrahl auf eine bestrahlte Oberfläche des ersten Metallelements abgestrahlt wird, um die erste Bondoberfläche zu erwärmen. A bonding method according to one aspect of the present invention is a bonding method for bonding a first bonding surface of a first metal member to a second bonding surface of a second metal member in contact with the first bonding surface by radiating a hot bond laser beam to an irradiated surface of the first metal member to heat the first bonding surface.
Das Bondverfahren hat:
einen Oxidfilmausbildungsschritt, einen einen Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl an einer ersten Abgabe auf die bestrahlte Oberfläche des ersten Metallelements abzustrahlen, und auf der bestrahlten Oberfläche einen Oxidfilm auszubilden, der eine Filmdicke aufweist, die der ersten Abgabe und einer Bestrahlungszeit des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls entspricht;
einen Schritt einen ersten reflektierten Laserstrahl zu erfassen, eine zweite Abgabe zu erfassen, die eine Abgabe eines ersten reflektierten Laserstrahls ist, der von dem den Oxidfilm ausbildenden Laser aufgrund eines reflektiert Werdens durch die bestrahlte Oberfläche erzeugt wird;
einen Schritt einen ersten Absorptionsgrad zu berechnen, einen ersten Absorptionsgrad der bestrahlten Oberfläche des ersten Metallelements für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl ausgehend von der ersten Abgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl, der in dem Oxidfilmausbildungsschritt abgestrahlt wird, und der zweiten Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls, der in dem Schritt zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls erfasst wird, zu berechnen;
einen Laserstrahlumschaltschritt, den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl, der auf die bestrahlte Oberfläche abgestrahlt wird, zu dem Warmbondlaserstrahl umzuschalten, falls bestimmt ist, dass der erste Absorptionsgrad gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Absorptionsgrad ist; und
einen Warmbondschritt, nach dem Umschalten zu dem Warmbondlaserstrahl den Warmbondlaserstrahl an einer dritten Abgabe auf die bestrahlte Oberfläche abzustrahlen, um die erste Bondoberfläche zu erwärmen, bis eine Temperatur der ersten Bondoberfläche eine vorbestimmte Bondtemperatur erreicht, und die erste Bondoberfläche mit der zweiten Bondoberfläche zu bonden. The bonding process has:
an oxide film forming step of radiating a laser beam forming an oxide film at a first output on the irradiated surface of the first metal member and forming on the irradiated surface an oxide film having a film thickness corresponding to the first output and an irradiation time of the laser beam forming the oxide film;
a step of detecting a first reflected laser beam to detect a second output which is a output of a first reflected laser beam generated by the laser film forming laser due to being reflected by the irradiated surface;
a step of calculating a first absorptance, a first absorptance of the irradiated surface of the first metal element for the oxide film forming laser beam from the first output of the oxide film forming laser beam emitted in the oxide film forming step and the second output of the first reflected laser beam; which is detected in the step of detecting the first reflected laser beam;
a laser beam switching step of switching the oxide film forming laser beam irradiated on the irradiated surface to the hot bond laser beam if it is determined that the first absorbance is equal to or higher than a predetermined absorbance; and
a hot bonding step of, after switching to the hot bond laser beam, radiating the hot bond laser beam on the irradiated surface at a third output to heat the first bonding surface until a temperature of the first bonding surface reaches a predetermined bonding temperature and bonding the first bonding surface to the second bonding surface.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird an dem Oxidfilmausbildungsschritt der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl auf die bestrahlte Oberfläche des ersten Metallelements abgestrahlt. Während der Oxidfilm auf der bestrahlten Oberfläche ausgebildet wird, wird der erste reflektierte Laserstrahl erfasst, der durch die bestrahlte Oberfläche reflektiert wird, und der Absorptionsgrad wird ausgehend von der ersten Abgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls und der zweiten Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls berechnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, der tatsächliche Absorptionsgrad für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl, der durch den auf der bestrahlten Oberfläche ausgebildeten Oxidfilm erreicht wird, wird erlangt. Wenn der Absorptionsgrad für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl gleich wie oder höher als der vorbestimmte Absorptionsgrad wird, wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl zu dem Warmbondlaserstrahl umgeschaltet. Die erste Bondoberfläche ist dann in dem Warmbondschritt auf die vorbestimmte Bondtemperatur aufgewärmt, wodurch die erste Bondoberfläche mit der zweiten Bondoberfläche gebondet wird. Somit kann, sogar falls die Bestrahlungszeit des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls kurz ist, und lediglich ein dünner Oxidfilm ausgebildet werden kann, zuverlässig ein erwünschter Absorptionsgrad erhalten werden. Mit anderen Worten, sogar mit einem dünnen Oxidfilm, der in einer kurzen Zeit mit niedrigen Kosten ausgebildet wird, kann zuverlässig der gewünschte Absorptionsgrad erhalten werden. Folglich wird der Warmbondlaserstrahl durch das erste Metallelement mit dem erwünschten Absorptionsgrad absorbiert, und die erste Bondoberfläche des ersten Metallelements wird in einer kurzen Zeit auf die vorbestimmte Bondtemperatur aufgewärmt, so dass die erste Bondoberfläche mit der zweiten Bondoberfläche in einer kurzen Zeit gebondet werden kann. As described above, at the oxide film forming step, the laser beam forming the oxide film is irradiated on the irradiated surface of the first metal member. While the oxide film is formed on the irradiated surface, the first reflected laser beam reflected by the irradiated surface is detected, and the absorbance is calculated from the first output of the oxide film forming laser beam and the second output of the first reflected laser beam. In other words, the actual absorption degree for the oxide film forming laser beam obtained by the oxide film formed on the irradiated surface is obtained. When the absorptance for the laser film forming the oxide film is equal to or higher than the predetermined one Absorbance is, the oxide film forming laser beam is switched to the Warmbondlaserstrahl. The first bonding surface is then warmed to the predetermined bonding temperature in the warm bonding step, thereby bonding the first bonding surface to the second bonding surface. Thus, even if the irradiation time of the laser beam forming the oxide film is short, and only a thin oxide film can be formed, a desired absorptance can be reliably obtained. In other words, even with a thin oxide film formed in a short time at a low cost, the desired absorbance can be reliably obtained. As a result, the hot bond laser beam is absorbed by the first metal member having the desired absorptance, and the first bonding surface of the first metal member is warmed to the predetermined bonding temperature in a short time, so that the first bonding surface can be bonded to the second bonding surface in a short time.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die voranstehend beschriebenen und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und in denen: The foregoing and other features and advantages of the invention will be apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings in which like reference numerals are used to represent like elements and in which:
1 eine vergrößerte Ansicht von Metallelementen ist, die zusammengebondet sind; 1 an enlarged view of metal elements that are bonded together;
2 ein Diagramm ist, das ein Verhältnis zwischen der Wellenlänge eines Nah-Infrarot-Laserstrahls und dem Absorptionsgrad durch Metallmaterial ist; 2 Fig. 12 is a graph showing a relationship between the wavelength of a near-infrared laser beam and the absorption degree by metal material;
3 ein Diagramm ist, das ein Verhältnis zwischen der Dicke eines Oxidfilms und dem Absorptionsgrad für den Laserstrahl darstellt; 3 Fig. 12 is a graph showing a relationship between the thickness of an oxide film and the laser beam absorption degree;
4 ein Diagramm ist, das ein Verhältnis zwischen der Filmdicke eines Oxidfilms, der auf einer Oberfläche eines Metallelements durch Bestrahlung mit einem einen Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl ausgebildet ist, und der Bestrahlungszeit darstellt; 4 Fig. 12 is a graph showing a relationship between the film thickness of an oxide film formed on a surface of a metal member by irradiation with a laser beam forming an oxide film and the irradiation time;
5 ein schematisches Diagramm eines Bondgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform ist; 5 FIG. 3 is a schematic diagram of a bonding apparatus according to a first embodiment; FIG.
6A ein Diagramm G1 ist, der ein Verhältnis zwischen der Strahlenabgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls und einem Warmbondlaserstrahl und einer Zeit darstellt; 6A Fig. 12 is a graph G1 showing a relationship between the radiation output of the oxide film forming laser beam and a hot bond laser beam and a time;
6B ist ein Diagramm G2, das ein Verhältnis zwischen der Strahlenabgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls und dem Warmbondlaserstrahl und einer Zeit darstellt; 6B FIG. 12 is a graph G2 showing a relationship between the radiation output of the oxide film forming laser beam and the hot bond laser beam and a time; FIG.
6C ist ein Diagramm G3, das ein Verhältnis zwischen der Strahlenabgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls und dem Warmbondlaserstrahl und der Zeit darstellt; 6C FIG. 12 is a graph G3 showing a relationship between the radiation output of the oxide film forming laser beam and the hot bond laser beam and the time;
7 ist ein Flussdiagramm eines Bondverfahrens gemäß der Ausführungsform; 7 FIG. 10 is a flowchart of a bonding method according to the embodiment; FIG.
8 ist ein Konzeptdiagramm, das einen Zustand darstellt, in dem ein Metallelement von seiner Oberfläche aus durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl erwärmt wird; 8th Fig. 11 is a conceptual diagram illustrating a state in which a metal element is heated from its surface by irradiation with a laser beam;
9 ist ein schematisches Diagramm eines Gerätekörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 9 Fig. 10 is a schematic diagram of an apparatus body according to a second embodiment; and
10 ist ein schematisches Diagramm eines Gerätekörpers gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform. 10 FIG. 10 is a schematic diagram of an apparatus body according to a modification of the second embodiment. FIG.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Ein Umriss eines Bondgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Bondgerät ist ein Gerät, das zwei Metallelemente durch Abstrahlen eines Laserstrahls zusammenbondet. Wie in 1 abgebildet ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform die zwei Metallelemente ein erstes Metallelement (Leitungsrahmen 62), der z.B. aus Kupfer ausgebildet ist, und ein zweites Metallelement (ein Metallanschluss 51 an einer Oberfläche eines Halbleiterbauteils 50), das z.B. aus Gold ausgebildet ist. An outline of a bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 described. The bonding device is a device that bonds two metal elements by emitting a laser beam. As in 1 is illustrated, in the present embodiment, the two metal elements are a first metal element (lead frame 62 ), which is formed of copper, for example, and a second metal element (a metal terminal 51 on a surface of a semiconductor device 50 ), which is formed for example of gold.
Insbesondere wird der Laserstrahl auf eine bestrahlte Oberfläche 62a1 in einer Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 abgestrahlt. Somit wird verursacht, dass der Leitungsrahmen 62 den abgestrahlten Laserstrahl von der bestrahlten Oberfläche 62a1 absorbiert, wodurch der Leitungsrahmen 62 erwärmt wird. Die Temperatur einer ersten Bondoberfläche 62b, die gegenüber der Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 positioniert ist, wird auf eine Temperatur erhöht, um Bonden zu ermöglichen. In particular, the laser beam is irradiated to an illuminated surface 62a1 in a surface 62a of the lead frame 62 radiated. Thus, that causes the lead frame 62 the emitted laser beam from the irradiated surface 62a1 absorbed, reducing the lead frame 62 is heated. The temperature of a first bonding surface 62b facing the surface 62a of the lead frame 62 is elevated to a temperature to allow bonding.
Somit werden die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62, die gegenüber der Oberfläche 62a positioniert ist, und eine zweite Bondoberfläche 51a in der oberen Oberfläche des Metallanschlusses 51, der als Anschluss auf der oberen Oberfläche des Halbleiterbauteils 50 ausgebildet ist, zusammengebondet. Bevor sie gebondet werden, sind die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a miteinander in Berührung. Das Halbleiterbauteil wird von seiner unteren Oberfläche durch ein vorbestimmtes Stützelement 52 gestützt. Thus, the first bond surface 62b of the lead frame 62 facing the surface 62a is positioned, and a second bonding surface 51a in the upper surface of the metal terminal 51 connected as a terminal on the upper surface of the semiconductor device 50 is formed, bonded together. Before they are bonded, they are the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a in contact with each other. The semiconductor device becomes from its lower surface by a predetermined support member 52 supported.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als der Laserstrahl, der auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 abgestrahlt wird, um die erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen, ein kostengünstiger Laserstrahl verwendet, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, die später im Detail beschrieben wird. Für einen derartigen Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, weist Kupfer eine sehr niedrige Absorptionsfähigkeit auf, das den Leitungsrahmen 62 ausbildet. Somit besteht hier ein Problem, dass es zu viel Zeit benötigt, die erste Bondoberfläche 62b durch Abstrahlen des Laserstrahls zu erwärmen. In the present embodiment, as the laser beam is incident on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 is emitted to the first bonding surface 62b to heat, uses a low-cost laser beam having a near-infrared wavelength, which will be described in detail later. For such a laser beam having a near infrared wavelength, copper has a very low absorptivity, which is the lead frame 62 formed. Thus, there is a problem here that it takes too much time, the first bonding surface 62b to heat by emitting the laser beam.
Unter Betrachtung davon wird in der vorliegenden Erfindung, um dieses Problem zu lösen, ein Oxidfilm OM, der eine Filmdicke α1 aufweist, auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet, wodurch eine Absorptionsfähigkeit Y für den Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, erhöht wird. Wie später im Detail beschrieben werden wird, basiert die Tatsache, dass die Ausbildung des Oxidfilms OM die Absorptionsfähigkeit für den Laserstrahl im Vergleich mit dem Fall ohne den Oxidfilm OM erhöht, auf bekanntem Wissen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Oxidfilm OM durch Abstrahlen des Laserstrahls, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 ausgebildet. In consideration of this, in the present invention, in order to solve this problem, an oxide film OM having a film thickness α1 is formed on the irradiated surface 62a1 formed, whereby an absorption ability Y for the laser beam having a near-infrared wavelength is increased. As will be described in detail later, the fact that the formation of the oxide film OM increases the absorptivity for the laser beam as compared with the case without the oxide film OM is based on known knowledge. In the present embodiment, the oxide film OM is irradiated on the irradiated surface by irradiating the laser beam having a near infrared wavelength 62a1 educated.
In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass der Leitungsrahmen 62 und der Metallanschluss 51 des Halbleiterbauteils 50 durch bekanntes Festphasendiffusionsbonden mit zusammengebondet werden. Das Festphasendiffusionsbonden ist ein bekanntes Bondverfahren, in dem z.B. die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a in einem Festphasenzustand mit einem Druck P1 in einer Druckbondrichtung gegeneinander gedrückt werden, um zusammengebondet zu werden. Der Festphasenzustand hierin bedeutet ein Zustand, der an einer Temperatur niedriger als die Temperatur eines Flüssigphasenzustands auftritt, und Bonden in einem festen Zustand ermöglicht, und die z.B. durch Erhöhen der Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) erlangt werden kann. In the present embodiment, it is assumed that the lead frame 62 and the metal connection 51 of the semiconductor device 50 be bonded together by known solid phase diffusion bonding. Solid-phase diffusion bonding is a known bonding process in which, for example, the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a in a solid state state with a pressure P1 in a pressure bonding direction against each other to be bonded together. The solid-phase state herein means a state that occurs at a temperature lower than the temperature of a liquid-phase state, and allows bonding in a solid state, and which, for example, by raising the temperature of the first bonding surface 62b of the lead frame 62 (first metal element) can be obtained.
In dem Festphasendiffusionsbonden wurde herausgefunden, dass ein Bond (Verbindung), der eine hohe Festigkeit aufweist, erlangt werden kann durch beibehalten der Temperatur der ersten zu bondenden Bondoberfläche 62b für einen bestimmten Zeitraum an einer Bondtemperatur Ta, die eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Leitungsrahmens 62 ist, und Drücken der ersten Bondoberfläche 62b und der zweiten Bondoberfläche 51a in der Druckbondrichtung gegeneinander. Das Festphasendiffusionsbonden ist lediglich ein Beispiel des Bondens, und das Bonden ist nicht darauf begrenzt. In the solid-phase diffusion bonding, it has been found that a bonding (bond) having a high strength can be obtained by keeping the temperature of the first bonding surface to be bonded 62b for a certain period of time at a bonding temperature Ta, which is a temperature near the melting point of the lead frame 62 is and pressing the first bond surface 62b and the second bonding surface 51a in the Druckbondrichtung against each other. Solid phase diffusion bonding is just one example of bonding, and bonding is not limited thereto.
Das Folgende beschreibt die Absorptionsfähigkeit für einen Laserstrahl mit Bezug auf 2, 3 und 4. 2 ist ein allgemeines Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Wellenlänge eines Laserstrahls und der Absorptionsfähigkeit des Metallelements darstellt. Wie in 2 dargestellt ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform Kupfer, das als das erste Metallelement verwendet wird, ein Material, dessen Absorptionsfähigkeit für einen Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, bei Raumtemperatur sehr niedrig ist. The following describes the absorptivity for a laser beam with reference to FIG 2 . 3 and 4 , 2 FIG. 11 is a general diagram illustrating a relationship between the wavelength of a laser beam and the absorptivity of the metal element. FIG. As in 2 In the present embodiment, copper used as the first metal member is a material whose absorption ability for a laser beam having a near infrared wavelength is very low at room temperature.
Es wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass als das erste Metallelement ein Material niedriger Absorptionsfähigkeit verwendet wird, dessen Absorptionsfähigkeit für den Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, bei Raumtemperatur gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Der vorbestimmte Wert der Absorptionsfähigkeit ist eine Absorptionsfähigkeit von z.B. 30% (sh. 2). In diesem Fall können als das Material niedriger Absorptionsfähigkeit z.B. Kupfer oder Aluminium verwendet werden, und in der vorliegenden Ausführungsform wird Kupfer verwendet. It is assumed in the present embodiment that as the first metal member, a low-absorbency material whose absorbance for the laser beam having a near-infrared wavelength is equal to or lower than a predetermined value at room temperature is adopted. The predetermined value of the absorbency is an absorption capacity of, for example, 30% (see FIG. 2 ). In this case, for example, copper or aluminum may be used as the low-absorbency material, and copper is used in the present embodiment.
Um die Absorptionsfähigkeit zu erhöhen, bildeten die Erfinder einen Oxidfilm OM auf einer Oberfläche aus Kupfer aus, und evaluierten ein Verhältnis zwischen der Filmdicke α des Oxidfilms OM und der Absorptionsfähigkeit Y für den Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist. 3 ist ein Diagramm ausgehend von einem Versuchsergebnis, das ein Verhältnis zwischen der Filmdicke α (mm) des Oxidfilms OM, der auf der Oberfläche (bestrahlte Oberfläche) des Kupfers ausgebildet ist, und der Absorptionsfähigkeit Y (%) der bestrahlten Oberfläche für den Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge α ist, darstellt. In order to increase the absorbency, the inventors formed an oxide film OM on a surface of copper, and evaluated a relationship between the film thickness α of the oxide film OM and the absorptivity Y for the laser beam having a near infrared wavelength. 3 FIG. 15 is a graph showing a result of experiment which shows a relationship between the film thickness α (mm) of the oxide film OM formed on the surface (irradiated surface) of the copper and the absorbing ability Y (%) of the irradiated surface for the laser beam is a near-infrared wavelength α.
In dem Diagramm der 3 stellt die Abszisse die Filmdicke α (nm) des Oxidfilms OM dar, und die Ordinate stellt die Absorptionsfähigkeit (erste Absorptionsfähigkeit) Y1 (%) des Leitungsrahmens 62 für einen Laserstrahl L dar, wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 (Metallelement) durch den Oxidfilm OM abgestrahlt wurde. In the diagram of 3 The abscissa represents the film thickness α (nm) of the oxide film OM, and the ordinate represents the absorptivity (first absorptivity) Y1 (%) of the lead frame 62 for a laser beam L, when the laser beam hits the surface 62a of the lead frame 62 (Metal element) was emitted through the oxide film OM.
Wie in dem Diagramm der 3 ersichtlich ist, weist die erste Absorptionsfähigkeit Y1 in dem Verhältnis mit der Filmdicke α des Oxidfilms OM eine Periodizität auf, in der ihre normalen lokalen Maximum-Werte a und b (ungefähr 60%) und ihre lokalen Minimum-Werte aa und bb (ungefähr 20%) abwechselnd mit der Änderung der Filmdicke α in einer ansteigenden Richtung erscheinen, und ebenfalls eine Charakteristik auf, in der die erste Absorptionsfähigkeit Y1 ein lokales Minimum ist, wenn die Filmdicke α des Oxidfilms OM null beträgt. Mit anderen Worten, die erste Absorptionsfähigkeit Y1 überschreitet in dem gesamten Bereich einer Region, wo die Filmdicke null überschreitet und die Filmdicke ansteigt, die Absorptionsfähigkeit, wenn die Filmdicke null beträgt. As in the diagram of 3 1, the first absorptivity Y1 has a periodicity in proportion to the film thickness α of the oxide film OM in which its normal local maximum values a and b (about 60%) and their local minimum values aa and bb (about 20 %) appear alternately with the change of the film thickness α in an upward direction, and also one Characteristic in which the first absorptivity Y1 is a local minimum when the film thickness α of the oxide film OM is zero. In other words, in the entire region of a region where the film thickness exceeds zero and the film thickness increases, the first absorptivity Y1 exceeds the absorptivity when the film thickness is zero.
Unter Betrachtung davon haben die Erfinder herausgefunden, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 des Oxidfilms OM, der auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet ist, der die Periodizität in dem Verhältnis mit der Filmdicke α aufweist, nur innerhalb eines ersten Absorptionsfähigkeitsbereichs Ar2 entsprechend einem ersten Filmdickenbereich Ar1a eingestellt sein muss, in dem die Filmdicke α des Oxidfilms OM null übersteigt und kleiner als eine erste Lokal-Minimum-Filmdicke AA ist. Die erste Lokal-Minimum-Filmdicke AA entspricht dem ersten lokalen Minimum-Wert aa, der als lokaler Minimum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 zwischen einer ersten lokalen maximalen Filmdicke A entsprechend dem ersten lokalen Maximum-Wert a, der als lokaler Maximum-Wert der Absorptionsfähigkeit Y für das erste Mal erscheint, und einer zweiten lokalen maximalen Filmdicke B, die dem zweiten lokalen Maximum-Wert b entspricht, der als lokaler Maximum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 folgend auf den ersten lokalen Maximum-Wert a erscheint. Considering this, the inventors found that the first absorptivity Y1 of the oxide film OM on the irradiated surface 62a1 is formed having the periodicity in the ratio of the film thickness α, only within a first absorptivity range Ar2 corresponding to a first film thickness region Ar1a, in which the film thickness α of the oxide film OM exceeds zero and smaller than a first local minimum film thickness AA is. The first local minimum film thickness AA corresponds to the first local minimum value aa, which is the local minimum value of the first absorption capability Y1 between a first local maximum film thickness A corresponding to the first local maximum value a, which is the local maximum value of the Absorbance Y appears for the first time, and a second local maximum film thickness B corresponding to the second local maximum value b, which appears as a local maximum value of the first absorptivity Y1 following the first local maximum value a.
Die Erfinder haben sich gedacht, dass es bevorzugter ist, die erste Absorptionsfähigkeit Y1 innerhalb eines zweiten Absorptionsfähigkeitsbereich Ar3 einzustellen, in dem die Absorptionsfähigkeit gleich wie oder höher als 40% des ersten Absorptionsfähigkeitsbereichs Ar2 liegt. Durch diese Einstellung reicht die Filmdicke α entsprechend dem zweiten Absorptionsfähigkeitsbereich Ar3 von 35 nm bis 135 nm, und ein ausreichender Bereich der Filmdicke α kann erhalten werden. Folglich kann eine erste Absorptionsfähigkeit Y1 von 40% oder höher stabil erhalten werden. The inventors have thought that it is more preferable to set the first absorbing ability Y1 within a second absorbing ability range Ar3 in which the absorbing ability is equal to or higher than 40% of the first absorbing ability range Ar2. By this setting, the film thickness α corresponding to the second absorptivity range Ar3 ranges from 35 nm to 135 nm, and a sufficient range of the film thickness α can be obtained. Consequently, a first absorption ability Y1 of 40% or higher can be obtained stably.
Als Bedingung des voranstehend beschriebenen Versuchs war das Metallelement aus Kupfer, wie voranstehend beschrieben wurde. Der Laserstrahl L wurde durch einen YAG-Laser abgestrahlt, und war ein Laserstrahl der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufwies. Der Oxidfilm OM wurde in einem Ofen ausgebildet. Darüber hinaus wurde die Filmdicke des Oxidfilms OM durch eine sequentielle elektrochemische Reduktionsanalyse (SERA) gemessen. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass die Filmdicke des Oxidfilms OM eine durch SERA in allen Fällen gemessene Filmdicke ist. As a condition of the experiment described above, the metal element was made of copper as described above. The laser beam L was radiated by a YAG laser, and was a laser beam having a near infrared wavelength. The oxide film OM was formed in an oven. In addition, the film thickness of the oxide film OM was measured by a sequential electrochemical reduction analysis (SERA). Thus, in the present embodiment, it is assumed that the film thickness of the oxide film OM is a film thickness measured by SERA in all cases.
Die SERA ist ein bekanntes Filmdickenmessverfahren. Insbesondere wird, um damit zu beginnen, eine elektrolytische Lösung auf eine Metalloberfläche aufgebracht, und es wird verursacht, dass ein feiner Strom von einer Elektrode strömt, um eine Reduktionsreaktion zu verursachen. Zu dieser Zeit kann die Filmdicke durch Messen der Zeit berechnet werden, die die Reduktion benötigt, da ihre Substanz ihr eigenes spezifisches Reduktionspotenzial hat. The SERA is a well-known film thickness measurement method. In particular, to begin with, an electrolytic solution is applied to a metal surface, and a fine current is caused to flow from an electrode to cause a reduction reaction. At this time, the film thickness can be calculated by measuring the time required for the reduction because its substance has its own specific reduction potential.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verhältnisses zwischen einer Bestrahlungszeit H und der Filmdicke α des Oxidfilms OM zeigt, der ausgebildet wird, wenn der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweisende Laserstrahl auf eine Oberfläche eines Kupfers an einer Bestrahlungsabgabe Wx abgestrahlt wird, z.B. 4 FIG. 12 is a diagram showing an example of a relationship between an irradiation time H and the film thickness α of the oxide film OM formed when the near infrared wavelength laser beam is irradiated to a surface of a copper at an irradiation output Wx, eg
Das Folgende beschreibt eine Konfiguration eines Bondgeräts 10 mit Bezug auf 5 und 1. Wie in 5 dargestellt ist, hat das Bondgerät 10 einen Gerätekörper 20, eine Oxidfilmausbildungssteuerung 30 und eine Warmbondsteuerung 40. Die Oxidfilmausbildungssteuerung 30 steuert den Gerätekörper 20, einen einen Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1, der später im Detail beschrieben wird, auf die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 abzustrahlen, und dabei einen Oxidfilm OM auszubilden. The following describes a configuration of a bonding apparatus 10 regarding 5 and 1 , As in 5 is shown, has the bonding device 10 a device body 20 , an oxide film formation control 30 and a warmbond control 40 , The oxide film formation control 30 controls the body of the device 20 That is, a laser beam L1 forming an oxide film, which will be described later in detail, on the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 to emit, thereby forming an oxide film OM.
Die Warmbondsteuerung 40 steuert den Gerätekörper 20, einen Warmbondlaserstrahl L3, der später beschrieben wird, auf den Oxidfilm OM abzustrahlen, der auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet ist, und die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 mit der zweiten Bondoberfläche 51a des Metallanschlusses 51 zu bonden. The warmbond control 40 controls the body of the device 20 to emit a hot bond laser beam L3, which will be described later, on the oxide film OM exposed on the irradiated surface 62a1 is formed, and the first bonding surface 62b of the lead frame 62 with the second bonding surface 51a of the metal connection 51 to bond.
Der Gerätekörper 20 hat einen Laseroszillator 21, einen Laserkopf 22, ein Gehäuse 23, einen Leistungsmesser 24 und ein Drückgerät 26. Der Laseroszillator 21 verursacht, dass der Laser mit einer Wellenlänge oszilliert, und eine Abgabe entsprechend der Art des Lasers, und erzeugt dabei einen erwünschten einen Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1. Die Wellenlänge des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 liegt bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 0,7 µm bis 2,5 µm. Mit anderen Worten, der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 ist bevorzugt ein Laserstrahl, der eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweist, der typischerweise beispielhaft durch den YAG-Laser ausgeführt ist. The device body 20 has a laser oscillator 21 , a laser head 22 , a housing 23 , a power meter 24 and a pusher 26 , The laser oscillator 21 causes the laser to oscillate at one wavelength and output according to the type of the laser, thereby producing a desired laser film L1 forming an oxide film. The wavelength of the laser film L1 forming the oxide film is preferably within a range of 0.7 μm to 2.5 μm. In other words, the laser film L1 forming the oxide film is preferably a laser beam having a near infrared wavelength, which is typically exemplified by the YAG laser.
In diesem Fall kann der Laseroszillator 21 mit niedrigen Kosten erzeugt werden. Insbesondere schließen Beispiele des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1, die verwendet werden können, HoYAG (Wellenlänge ungefähr 1,5 µm), Yttriumvanadat (YVO, Wellenlänge ungefähr 1,06 µm), Ytterbium (Yb, Wellenlänge ungefähr 1,09 µm) und Faserlaser ein. Der Laseroszillator 21 hat eine optische Faser 25, durch die der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 zu dem Laserkopf 22 übertragen wird, der durch den Laseroszillator 21 zum Oszillieren gebracht wird. In this case, the laser oscillator 21 be produced at low cost. Specifically, examples of the oxide film forming laser beam L1 that can be used include HoYAG (wavelength about 1.5 μm), yttrium vanadate (YVO, wavelength about 1.06 μm), ytterbium (Yb, wavelength about 1.09 μm), and fiber lasers one. The laser oscillator 21 has an optical fiber 25 through which the oxide film L1 forming laser beam to the laser head 22 is transmitted by the laser oscillator 21 is brought to oscillate.
Eine erste Abgabe W1, die eine Bestrahlungsabgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 ist, kann auf eine beliebige Größenordnung eingestellt werden. Jedoch weist die erste Abgabe W1 bevorzugt eine Intensität auf, mit der ein Oxidfilm OM, der eine Filmdicke α aufweist, die die Absorptionsfähigkeit Y1 für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 ermöglicht, die zu erhalten ist, auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 innerhalb eines gewünschten Zeitraums ausgebildet werden kann. A first output W1, which is an irradiation output of the oxide film forming laser beam L1, can be set to any order of magnitude. However, the first output W1 preferably has an intensity with which an oxide film OM having a film thickness α which enables the absorbing ability Y1 for the laser film L1 forming the oxide film to be obtained on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 can be formed within a desired period of time.
Wie in 5 abgebildet ist, ist der Laserkopf 22, der in dem Gehäuse 23 vorgesehen ist, an einem vorbestimmten Abstand vorgesehen, der von der Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 um einen vorbestimmten Abstand und mit Bezug auf die Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 um einen vorbestimmten Winkel γ° beabstandet ist. Der Laserkopf 22 hat eine Kollimatorlinse 32, einen Spiegel 34 und eine Verdichterlinse 38. Die Kollimatorlinse 32 kollimiert den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1, der von der optischen Faser 25 abgegeben wird, in paralleles Licht. Der Spiegel 34 ändert die Bewegungsrichtung des kollimierten den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 derart, dass der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 in die Verdichterlinse 38 eintritt. In der vorliegenden Ausführungsform ändert der Spiegel 34 die Bewegungsrichtung des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 um 90 Grad. Die Verdichterlinse 38 verdichtet den parallelen den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1, der von dem Spiegel 34 eintritt. As in 5 is pictured, is the laser head 22 in the case 23 is provided, provided at a predetermined distance from the surface 62a of the lead frame 62 by a predetermined distance and with respect to the surface 62a of the lead frame 62 is spaced by a predetermined angle γ °. The laser head 22 has a collimator lens 32 , a mirror 34 and a compressor lens 38 , The collimator lens 32 collimates the laser film L1 forming the oxide film, that of the optical fiber 25 is discharged, in parallel light. The mirror 34 changes the moving direction of the collimated oxide film L1 forming the oxide film such that the laser beam L1 forming the oxide film enters the compressor lens 38 entry. In the present embodiment, the mirror changes 34 the direction of movement of the oxide film forming laser beam L1 by 90 degrees. The compressor lens 38 densifies the parallel laser beam L1 forming the oxide film, that of the mirror 34 entry.
Der Leistungsmesser 24 erfasst eine Abgabe eines ersten reflektierten Laserstrahls L2. Der erste reflektierte Laserstrahl L2 ist ein Laserstrahl, der von dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 erzeugt wird, der zu der bestrahlten Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, wenn der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 reflektiert wird. Wenn der Oxidfilm OM auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet wird, wird der erste reflektierte Laserstrahl L2 durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 durch den Oxidfilm OM reflektiert. Die Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls L2 ist eine zweite Abgabe W2. Die zweite Abgabe W2 ist ein Wert, der durch Subtrahieren einer absorbierten Abgabe Wa erhalten wird, die ein Abschnitt der Abgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1, der durch den Leitungsrahmen 62 absorbiert wird, von der ersten Abgabe W1 ist, die die Strahlenabgabe des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 ist (W2 = W1 – Wa). The power meter 24 detects a delivery of a first reflected laser beam L2. The first reflected laser beam L2 is a laser beam generated by the laser film L1 forming the oxide film facing the irradiated surface 62a1 is emitted when the oxide film forming laser beam through the irradiated surface 62a1 is reflected. When the oxide film OM on the irradiated surface 62a1 is formed, the first reflected laser beam L2 through the irradiated surface 62a1 reflected by the oxide film OM. The output of the first reflected laser beam L2 is a second output W2. The second output W2 is a value obtained by subtracting an absorbed output Wa, which is a portion of the output of the oxide film forming laser beam L1 passing through the lead frame 62 of the first output W1 which is the output of the laser film L1 forming the oxide film (W2 = W1 - Wa).
Der erste reflektierte Laserstrahl L2 wird von einer Eingangsfläche 24a des Leistungsmessers 24 eingegeben. Mit anderen Worten, der Leistungsmesser 24 ist in einer beliebigen Position an einem beliebigen Winkel so vorgesehen, dass der erste reflektierte Laserstrahl L2 insgesamt von der Eingangsfläche 24a eingegeben werden kann. Da der Leistungsmesser 24 ein bekanntes Messinstrument ist, das die Abgabe eines abgestrahlten Laserstrahls misst, wird dessen ausführliche Beschreibung ausgelassen. Die Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls L2 kann nicht nur durch den Leistungsmesser sondern auch durch einen Strahl-Profiler, einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor z.B. gemessen werden. The first reflected laser beam L2 is from an input surface 24a of the power meter 24 entered. In other words, the power meter 24 is provided in an arbitrary position at an arbitrary angle such that the first reflected laser beam L2 as a whole is from the input surface 24a can be entered. Because the power meter 24 is a known measuring instrument that measures the output of a radiated laser beam, its detailed description is omitted. The output of the first reflected laser beam L2 can be measured not only by the power meter but also by a beam profiler, a CCD sensor or a CMOS sensor, for example.
Das Drückgerät 26 ist ein Gerät, das die obere Oberfläche (Oberfläche 62a) des Leitungsrahmens 62 nach unten drückt. Durch dieses Drücken drückt das Drückgerät 26 die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62, der auf die Bondtemperatur Ta aufgewärmt ist, gegen die zweite Bondoberfläche 51a, um diese Oberflächen zusammen zu bonden. Der Druck, mit dem die erste Bondoberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a gebondet wird, kann ausgehend von Versuchsergebnissen eingestellt werden, die im Voraus durchgeführt werden. Das Drückgerät 26 kann eine beliebige Art von Struktur aufweisen, die die erste Bondoberfläche 62b, die auf die Bondtemperatur Ta erwärmt wurde, gegen die zweite Bondoberfläche 51a mit dem Druck P1 drücken kann. Der Druck P1 ist ein Druck, mit dem die erste Bondoberfläche 62b, die auf die Bondtemperatur Ta aufgewärmt wurde, an die zweite Bondoberfläche 51a gebondet werden kann. The pusher 26 is a device that has the upper surface (surface 62a ) of the lead frame 62 pushes down. By pressing this, the pusher presses 26 the first bond surface 62b of the lead frame 62 heated to the bonding temperature Ta against the second bonding surface 51a to bond these surfaces together. The pressure with which the first bonding surface 62b to the second bonding surface 51a can be adjusted on the basis of test results which are carried out in advance. The pusher 26 may be any type of structure that has the first bonding surface 62b heated to the bonding temperature Ta against the second bonding surface 51a can press P1 with the pressure. The pressure P1 is a pressure with which the first bonding surface 62b heated to the bonding temperature Ta, to the second bonding surface 51a can be bonded.
Die Oxidfilmausbildungssteuerung 30 hat eine erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41 (entsprechend einer Laserstrahlanpassungsabstrahlungseinheit), eine erste Einheit 43 zum Erfassen eines reflektierten Laserstrahls, eine Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit und eine Laserstrahlumschalteinheit 45. The oxide film formation control 30 has a first laser beam matching radiation unit 41 (corresponding to a laser beam matching radiation unit), a first unit 43 for detecting a reflected laser beam, a unit 44 for calculating the first absorbing ability and a laser beam switching unit 45 ,
Die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41, die elektrisch mit dem Laseroszillator 21 verbunden ist, steuert die Wellenlänge und die Abgabe W des Laserstrahls, der durch den Laseroszillator 21 oszilliert und abgestrahlt wird. Insbesondere verursacht die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41, dass der Laseroszillator 21 verursacht, dass der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 oszilliert und an der ersten Abgabe W1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) abgestrahlt wird. Auf diese Weise wird ein Oxidfilm OM, der eine Filmdicke α aufweist, die der ersten Abgabe W1 und der Bestrahlungszeit H des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 entspricht, auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet wird (sh. 4). The first laser beam matching radiation unit 41 that is electrically connected to the laser oscillator 21 is connected, controls the wavelength and the output W of the laser beam passing through the laser oscillator 21 is oscillated and emitted. In particular, the first laser beam matching radiation unit causes 41 that the laser oscillator 21 causes the laser beam L1 forming the oxide film to oscillate, and the first output W1 to the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) is emitted. In this way, an oxide film OM having a film thickness α corresponding to the first output W1 and the irradiation time H of the laser film L1 forming the oxide film is formed on the irradiated surface 62a1 is trained (sh. 4 ).
Die Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls ist elektrisch mit dem Leistungsmesser 24 verbunden. Von dem Leistungsmesser 24 empfängt die erste Einheit zum Erfassen des reflektierten Laserstrahls Daten der zweiten Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2, die in den Leistungsmesser 24 eingegeben werden. Die Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls überträgt die empfangenen Daten der zweiten Abgabe W2 zur Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit. The unit 43 for detecting the first reflected laser beam is electrically connected to the power meter 24 connected. From the power meter 24 The first unit for detecting the reflected laser beam receives data of the second output W2 of the first reflected laser beam L2 placed in the power meter 24 be entered. The unit 43 for detecting the first reflected laser beam transmits the received data of the second output W2 to the unit 44 for calculating the first absorption capacity.
Von der erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahleinheit 41 erlangt die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit die Daten der ersten Abgabe W1, die eine Abgabe ist, wenn die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41 verursacht, dass der Laseroszillator 21 verursacht, dass der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 oszilliert und auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird. Ausgehend von der ersten Abgabe W1 und der zweiten Abgabe W2, die von der ersten Einheit 43 zum Erfassen des reflektierten Laserstrahls erlangt wird, berechnet die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit eine erste Absorptionsfähigkeit Y1, die die Absorptionsfähigkeit der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 ist. Hierin wird die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gemäß Y1 = (W1 – W2)/W1 berechnet. Daten der berechneten ersten Absorptionsfähigkeit Y1 werden zu der Laserstrahlumschalteinheit 45 übertragen. From the first laser beam matching radiating unit 41 obtain the unit 44 for calculating the first absorptivity, the data of the first output W1 which is a output when the first laser beam matching radiation unit 41 that causes the laser oscillator 21 causes the laser film L1 forming the oxide film to oscillate and to the irradiated surface 62a1 is emitted. Starting from the first output W1 and the second output W2, that of the first unit 43 is acquired for detecting the reflected laser beam, the unit calculates 44 for calculating the first absorptivity, a first absorptivity Y1 indicative of the absorbance of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (First metal element) for the laser film L1 forming the oxide film. Here, the first absorptivity Y1 is calculated according to Y1 = (W1-W2) / W1. Data of the calculated first absorbing ability Y1 becomes the laser beam switching unit 45 transfer.
Die Laserstrahlumschalteinheit 45 bestimmt zuerst, ob die erste Absorptionsfähigkeit Y1, die von der Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit erlangt wird, gleich wie oder höher als z.B. 40% ist. Wenn bestimmt wurde, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als 40% ist, überträgt die Laserstrahlumschalteinheit 45 zu der erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahleinheit 41 eine Anweisung, die Strahlung auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 von dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 zu dem Warmbondlaserstrahl L3 umzuschalten. The laser beam switching unit 45 First, determine if the first absorbency Y1, that of the unit 44 for calculating the first absorptivity equal to or higher than, for example, 40%. When it is determined that the first absorbing ability Y1 is equal to or higher than 40%, the laser beam switching unit transmits 45 to the first laser beam matching radiating unit 41 a statement that irradiates the irradiated surface 62a1 from the laser film L1 forming the oxide film to the warm bond laser beam L3.
Im Folgenden ist die Warmbondsteuerung 40 beschrieben. Wie in 5 abgebildet ist, hat die Warmbondsteuerung 40 eine zweiter-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 42, eine Einheit 46 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls, eine Einheit 47 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit, eine Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 und eine Drückeinheit 49. Die zweiter-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 42 weist die gleiche Funktion auf wie die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahleinheit 41 der Oxidfilmausbildungssteuerung 30. Somit wird deren Beschreibung ausgelassen. The following is the warmbond control 40 described. As in 5 pictured, has the warmbond control 40 a second laser beam matching radiation unit 42 , one unity 46 for detecting the second reflected laser beam, a unit 47 for calculating the second absorptivity, a laser beam output changing unit 48 and a pushing unit 49 , The second laser beam matching radiation unit 42 has the same function as the first laser beam matching radiating unit 41 the oxide film formation control 30 , Thus, their description is omitted.
Die Einheit 46 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls ist in der gleichen Weise wie die Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls elektrisch mit dem Leistungsmesser 24 verbunden. Wenn der Warmbondlaserstrahl L3 auf die abgestrahlte Oberfläche 62a1 mit einer dritten Abgabe B3 abgestrahlt wird, erfasst die Einheit 46 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls mit dem Leistungsmesser 24 eine vierte Abgabe W4, die die Abgabe des zweiten reflektierten Laserstrahls L4 ist, der durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 reflektiert wird. Der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 und der Warmbondlaserstrahl L3 sind die gleichen Arten von Laserstrahlen, und beide sind Laserstrahlen, die jeweils eine Nah-Infrarot-Wellenlänge aufweisen. The unit 46 for detecting the second reflected laser beam is in the same manner as the unit 43 for detecting the first reflected laser beam electrically with the power meter 24 connected. When the Warmbond laser beam L3 hits the radiated surface 62a1 is radiated with a third output B3, the unit detects 46 for detecting the second reflected laser beam with the power meter 24 a fourth output W4, which is the output of the second reflected laser beam L4 passing through the irradiated surface 62a1 is reflected. The oxide film L1 and the warm bond laser beam L3 forming the oxide film are the same types of laser beams, and both are laser beams each having a near-infrared wavelength.
Hierin sind der Einfallswinkel des Warmbondlaserstrahls L3 und der Reflexionswinkel des zweiten reflektierten Laserstrahls L4 mit Bezug auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 der gleiche wie der Einfallswinkel des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 beziehungsweise des Reflexionswinkels des ersten reflektierten Laserstrahls L2 mit Bezug auf die bestrahlte Oberfläche 62a1. Die Einheit 46 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls empfängt Daten von der vierten Abgabe W4 des zweiten reflektierten Laserstrahls L4, die durch den Leistungsmesser 24 erlangt wurden, von dem Leistungsmesser 24. Die Einheit 46 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls überträgt die empfangenen Daten der vierten Abgabe W4 zu der Einheit 47 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit. Here, the incident angle of the warm bond laser beam L3 and the reflection angle of the second reflected laser beam L4 with respect to the irradiated surface are 62a1 the same as the incident angle of the laser film L1 forming the oxide film and the reflection angle of the first reflected laser beam L2 with respect to the irradiated surface, respectively 62a1 , The unit 46 for detecting the second reflected laser beam receives data from the fourth output W4 of the second reflected laser beam L4 passing through the power meter 24 were obtained from the power meter 24 , The unit 46 for detecting the second reflected laser beam transmits the received data of the fourth output W4 to the unit 47 for calculating the second absorption capacity.
Ausgehend von der dritten Abgabe W3 und der vierten Abgabe W4, die somit erlangt wurden, berechnet die Einheit 47 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit eine zweite Absorptionsfähigkeit Y2 der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) für den Warmbondlaserstrahl L3. Hierin wird die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 gemäß Y2 = (W3 – W4)/W3 berechnet. Wenn z.B. die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 ansteigt, verringert sich die vierte Abgabe W4 allmählich. Als ein Faktor in der Änderung und des Anstiegs der zweiten Absorptionsfähigkeit Y2 ist ein möglicher Grund, des z.B. die Temperatur der bestrahlten Oberfläche 62a1 ansteigt oder die bestrahlte Oberfläche 62a1 schmilzt. Somit steigt die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der ersten Bondoberfläche 62b, da der Warmbondlaserstrahl L3 in dem Leitungsrahmen 62 stärker absorbiert wird. Daten der berechneten zweiten Absorptionsfähigkeit Y2 werden zu der Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 übertragen. Starting from the third output W3 and the fourth output W4 thus obtained, the unit calculates 47 for calculating the second absorption capacity, a second absorption capacity Y2 of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) for the Warmbondlaserstrahl L3. Here, the second absorbance Y2 is calculated according to Y2 = (W3-W4) / W3. For example, when the second absorption ability Y2 increases, the fourth output W4 gradually decreases. As a factor in the change and increase of the second absorptivity Y2, one possible cause is, for example, the temperature of the irradiated surface 62a1 rises or the irradiated surface 62a1 melts. Thus, the temperature rise rate of the first bonding surface increases 62b because the warmbond laser beam L3 is in the lead frame 62 is absorbed more strongly. Data of the calculated second absorptivity Y2 becomes the laser beam output changing unit 48 transfer.
Die Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 passt die dritte Abgabe W3 ausgehend von der zweiten Absorptionsfähigkeit Y2 an, die sich mit dem Anstieg der Bestrahlungszeit H des Warmbondlaserstrahls L3 ändert (ansteigt). Insbesondere, wenn die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 mit dem Verstreichen der Zeit ansteigt, überträgt die Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 zu der zweiter-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 42 eine Anweisung, die dritte Abgabe W3 gemäß dem Anstieg zu reduzieren. The laser beam output changing unit 48 adjusts the third output W3 based on the second absorptivity Y2, which coincides with the increase in the irradiation time H of the Warmbond laser beam L3 changes (increases). In particular, when the second absorptivity Y2 increases with lapse of time, the laser beam output changing unit transmits 48 to the second laser beam matching radiation unit 42 an instruction to reduce the third output W3 according to the increase.
Die Drückeinheit 49 ist elektrisch mit dem Drückgerät 26 verbunden. Wenn die dritte Abgabe W3 durch die Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 gesteuert wird, und dann die erste Bondoberfläche 62b die Bondtemperatur Ta erreicht hat, steuert die Drückeinheit 49 das Drückgerät 26, um die obere Oberfläche (Oberfläche 62a) des Leitungsrahmens 62 mit dem Druck P1 nach unten zu drücken. Somit wird die erste Bondoberfläche 62b gegen die zweite Bondoberfläche 51a gedrückt und gebondet. Der Druck P1 für dieses Drücken kann ausgehend von Vergleichsversuchen eingestellt sein, die im Voraus durchgeführt wurden, wie voranstehend beschrieben wurde. The pushing unit 49 is electric with the pusher 26 connected. When the third output W3 by the laser beam output change unit 48 is controlled, and then the first bonding surface 62b has reached the bonding temperature Ta controls the pusher unit 49 the pusher 26 to the upper surface (surface 62a ) of the lead frame 62 to press downwards with the pressure P1. Thus, the first bonding surface becomes 62b against the second bond surface 51a pressed and bonded. The pressure P1 for this pressing may be set based on comparative experiments performed in advance, as described above.
Hierin kann die Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 die dritte Abgabe W3 in einer optionalen Weise anpassen. Wie z.B. in dem Diagramm G1 der 6A abgebildet ist, dass ein Verhältnis zwischen den ersten und dritten Abgaben W1 und W3 und der verstrichenen Zeit darstellt, kann die dritte Abgabe W3 linear reduziert werden. Alternativ kann, wie in dem Diagramm G2 der 6B abgebildet ist, die dritte Abgabe W3 entlang einer Kurve reduziert werden. Darüber hinaus kann, wie in dem Diagramm G3 der 6C abgebildet ist, die dritte Abgabe W3 stufenweise reduziert werden. Herein, the laser beam output changing unit 48 adjust the third output W3 in an optional manner. As in the diagram G1 of 6A 1 is a relationship between the first and third outputs W1 and W3 and the elapsed time, the third output W3 can be linearly reduced. Alternatively, as in the diagram G2 of 6B 1, the third output W3 is reduced along a curve. In addition, as shown in diagram G3 of 6C is shown, the third output W3 gradually reduced.
Während die dritte Abgabe W3 so angepasst ist, dass sie sich verringert, wie voranstehend beschrieben wurde, wird die erste Bondoberfläche 62b erwärmt, bis ihre Oberfläche die vorbestimmte Bondtemperatur Ta erreicht, was gestattet, dass die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b einfach an der Bondtemperatur Ta nahe dem Schmelzpunkt gehalten bleibt. Folglich kann, aufgrund des voranstehend beschriebenen Grundes, ein Herausragen des Bonden mit einer hohen Bondfestigkeit einfach in dem Festphasendiffusionsbonden erhalten werden. While the third output W3 is adapted to decrease as described above, the first bonding surface becomes 62b is heated until its surface reaches the predetermined bonding temperature Ta, which allows the temperature of the first bonding surface 62b simply kept at the bonding temperature Ta near the melting point. Thus, because of the reason described above, the protrusion of the bonding having a high bonding strength can be easily obtained in the solid-phase diffusion bonding.
Im Folgenden ist ein Bondverfahren unter Verwendung des Bondgeräts 10 mit Bezug auf das Flussdiagramm in 7 und 8 beschrieben. Wie in dem Flussdiagramm in 7 abgebildet ist, hat das Bondverfahren einen Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1 und einen Warmbondschritt S3. Der Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1 hat einen Oxidfilmausbildungsschritt S10, einen Schritt S12 einen ersten reflektierten Laserstrahl zu erfassen, einen Schritt S14 eine erste Absorptionsfähigkeit zu berechnen, und Laserstrahlumschaltschritte S16A und S16B. Der Warmbondschritt S3 hat einen Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30, einen Schritt S32 zur Erfassung eines zweiten reflektierten Laserstrahls, und einen Schritt S34 zur Berechnung einer zweiten Absorptionsfähigkeit, Laserstrahlabgabeänderungsschritte S36A, S36B und S36C, und einen Drückschritt S38. The following is a bonding method using the bonding apparatus 10 with reference to the flowchart in FIG 7 and 8th described. As in the flowchart in 7 1, the bonding method has an oxide film thickness adjustment step S1 and a warm bonding step S3. The oxide film thickness adjusting step S1 has an oxide film forming step S10, a step S12 detecting a first reflected laser beam, a step S14 calculating a first absorbing ability, and laser beam switching steps S16A and S16B. The warm bonding step S3 has a laser beam matching radiation step S30, a second reflected laser beam detection step S32, a second absorptivity calculation step S34, laser beam output changing steps S36A, S36B and S36C, and a pressing step S38.
In dem Oxidfilmausbildungsschritt S10 des Oxidfilmdickenanpassungsschritts S1 verursacht die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41, z.B. wenn ein Startknopf (nicht abgebildet) des Bondgeräts 10 durch einen Bediener niedergedrückt wird, dass der Laseroszillator 21 verursacht, dass der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 oszilliert und von dem Laserkopf 22 auf die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) abgestrahlt wird. Durch diese Bestrahlung wird auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ein Oxidfilm OM, der eine Filmdicke α entsprechend der ersten Abgabe W1 und der Bestrahlungszeit H durch den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 aufweist, wird ausgebildet. In the oxide film forming step S10 of the oxide film thickness adjusting step S1, the first laser beam matching radiation unit causes 41 For example, if a start button (not shown) of the bonding device 10 is depressed by an operator that the laser oscillator 21 causes the laser beam L1 forming the oxide film to oscillate and from the laser head 22 on the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 (first metal element) is emitted. Through this irradiation is on the irradiated surface 62a1 An oxide film OM having a film thickness α corresponding to the first output W1 and the irradiation time H through the oxide film forming laser beam L1 is formed.
An der bestrahlten Oberfläche 62a1 wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 als der erste reflektierte Laserstrahl L2 in eine in 1 abgebildete Richtung reflektiert. Zu dieser Zeit wird an der bestrahlten Oberfläche 62a1 eine Abgabe (Wa), die ein Abschnitt der ersten Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 ist, absorbiert, und der erste reflektierte Laserstrahl L2 wird an der verbleibenden zweiten Abgabe W2 reflektiert. At the irradiated surface 62a1 For example, the laser beam L1 forming the oxide film as the first reflected laser beam L2 becomes an in 1 reflected direction. At this time will be at the irradiated surface 62a1 a discharge (Wa) which is a portion of the first output W1 of the oxide film forming laser beam L1 is absorbed, and the first reflected laser beam L2 is reflected at the remaining second output W2.
An dem Schritt S12 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls erfasst die Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls die zweite Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2 mit dem Leistungsmesser 24. Die Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls überträgt Daten der erfassten zweiten Abgabe W2 zu der Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit. At the step S12 for detecting the first reflected laser beam, the unit detects 43 for detecting the first reflected laser beam, the second output W2 of the first reflected laser beam L2 with the power meter 24 , The unit 43 for detecting the first reflected laser beam transmits data of the detected second output W2 to the unit 44 for calculating the first absorption capacity.
An dem ersten Absorptionsfähigkeitsberechnungsschritt S14 erlangt die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit Daten von der ersten Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 von der erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41. Ausgehend von der ersten Ausgabe W1 und der zweiten Ausgabe W2, die von der Einheit 43 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls erlangt wird, berechnet die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit die erste Absorptionsfähigkeit Y1, die die Absorptionsfähigkeit der bestrahlten Oberfläche 62a1 (erstes Metallelement) für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 gemäß Y1 = (W1 – W2)/W1 ist. At the first absorbing ability calculating step S14, the unit acquires 44 for calculating the first absorptivity, data from the first output W1 of the oxide film forming laser beam L1 from the first laser beam matching radiation unit 41 , Starting from the first output W1 and the second output W2, by the unit 43 for acquiring the first reflected laser beam, the unit calculates 44 for calculating the first absorbency, the first absorbency Y1, the absorbency of the irradiated surface 62a1 (First metal element) for the oxide film forming laser beam L1 according to Y1 = (W1 - W2) / W1.
An dem Laserstrahlumschaltschritt S16A bestimmt zuerst die Laserstrahlumschalteinheit 45, ob die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als eine Absorptionsfähigkeit Ya (z.B. 40%) ist, die einer vorbestimmten Absorptionsfähigkeit entspricht. Falls bestimmt wird, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als 40% an dem Laserstrahlumschaltschritt S16B (in dem Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1) ist, überträgt die Laserstrahlumschalteinheit 45 eine Anweisung zum Umschalten des Laserstrahls zu der erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41. In Erwiderung auf die Anweisung schaltet die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41 die Abstrahlung auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 von dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 zu dem Warmbondlaserstrahl L3 um. Falls jedoch die Laserstrahlumschalteinheit 45 bestimmt, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 niedriger als 40% ist, kehrt der Prozess zu dem Schritt S12 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls zurück. Darauffolgend werden die Prozesse von S12 bis S16A wiederholt, bis an dem Laserstrahlumschaltschritt S16A bestimmt wird, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als die Absorptionsfähigkeit Ya ist. At the laser beam switching step S16A, first, the laser beam switching unit determines 45 , if the first absorbing ability Y1 is equal to or higher than an absorbing ability Ya (eg, 40%) corresponding to a predetermined absorbing ability. If it is determined that the first absorptivity Y1 is equal to or higher than 40% at the laser beam switching step S16B (in the oxide film thickness adjustment step S1), the laser beam switching unit transmits 45 an instruction to switch the laser beam to the first laser beam matching radiation unit 41 , In response to the instruction, the first laser beam matching radiation unit switches 41 the radiation on the irradiated surface 62a1 from the oxide film forming laser beam L1 to the hot bond laser beam L3. However, if the laser beam switching unit 45 determines that the first absorbing ability Y1 is lower than 40%, the process returns to step S12 for detecting the first reflected laser beam. Subsequently, the processes from S12 to S16A are repeated until it is determined at the laser beam switching step S16A that the first absorbing ability Y1 is equal to or higher than the absorbing ability Ya.
Das Folgende beschreibt den Warmbondschritt S3. Wie voranstehend beschrieben wurde, hat der Warmbondschritt S3 den Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30, den Schritt S32 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls, den Schritt S34 zum Berechnen der zweiten Absorptionsfähigkeit, den Laserstrahlabgabeänderungsschritt S36A, S36B und S36C, und den Drückschritt S38. The following describes the warm bonding step S3. As described above, the warm bonding step S3 has the laser beam matching irradiation step S30, the second reflected laser beam detection step S32, the second absorption ability calculation step S34, the laser beam output changing step S36A, S36B and S36C, and the pressing step S38.
Der Prozess an dem Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30 ist nahezu der gleiche wie der an dem Oxidfilmausbildungsschritt S10 des Oxidfilmdickenanpassungsschritts S1. Die zweiter-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 42 verursacht, dass der Laseroszillator 21 verursacht, dass der Warmbondlaserstrahl L3 oszilliert und an der dritten Abgabe W3 von dem Laserkopf 22 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) durch den Oxidfilm OM abgestrahlt wird, der eine Absorptionsfähigkeit von 40% oder mehr ermöglicht. The process at the laser beam matching radiation step S30 is almost the same as that at the oxide film forming step S10 of the oxide film thickness adjusting step S1. The second laser beam matching radiation unit 42 that causes the laser oscillator 21 causes the warm bond laser beam L3 to oscillate and to the third output W3 from the laser head 22 on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (First metal element) is radiated through the oxide film OM, which allows an absorption capacity of 40% or more.
Zu dieser Zeit wird die dritte Abgabe W3 auf einem Wert eingestellt, der kleiner als der der ersten Abgabe W1 ist, die die Abgabe des abgestrahlten Oxidfilmausbildungslaserstrahls L1 (W1 > W3) ist. Durch diese Einstellung kann ein plötzlicher Tempertaturansteig des Leitungsrahmens 62 (erste Bondoberfläche 62b) beschränkt werden. An der bestrahlten Oberfläche 62a1 wird der zweite reflektierte Laserstrahl L4 des Warmbondlaserstrahls L3 in die in 1 und 5 abgebildeten Richtungen reflektiert. At this time, the third output W3 is set to a value smaller than that of the first output W1, which is the output of the emitted oxide film formation laser beam L1 (W1> W3). This setting can cause a sudden temperature increase of the lead frame 62 (first bond surface 62b ). At the irradiated surface 62a1 the second reflected laser beam L4 of the warm bond laser beam L3 is inserted into the in 1 and 5 reflected directions.
Während der durch den Oxidfilm OM, der derart ausgebildet ist, dass die erste Absorptionsfähigkeit z.B. 40% oder höher wird, durchgeführt wird, oder durch diesen reflektiert wird, wird der Warmbondlaserstrahl L3 wirkungsvoll in der Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 absorbiert, und erwärmt dabei zufriedenstellend den Leitungsrahmen 62. Insbesondere, wie in 8 dargestellt ist, wird der Leitungsrahmen derart erwärmt, dass Wärme von der Oberfläche 62a zu der Rückseite (erste Bondoberfläche 62b) übertragen wird, die gegenüber der Oberfläche 62a positioniert ist, bis die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b schlussendlich die Bondtemperatur Ta erreicht. Der Abschnitt D in 8 stellt ein Bild des Leitungsrahmens 62 dar, der von der Oberfläche 62a zu der ersten Bondoberfläche 62b erwärmt wird, die Wärmeübertragung wird durch einen Bereich mit schrägen Linien dargestellt, deren Dicke sich von der der schrägen Linien unterscheidet, die den Querschnitt des Leitungsrahmens 62 anzeigen. While being performed by or reflected by the oxide film OM formed so that the first absorbing ability becomes 40% or higher, for example, the warm bond laser beam L3 becomes effective in the surface 62a of the lead frame 62 absorbs and satisfactorily heats the lead frame 62 , In particular, as in 8th is shown, the lead frame is heated so that heat from the surface 62a to the back (first bond surface 62b ), which is opposite to the surface 62a is positioned until the temperature of the first bonding surface 62b finally reaches the bonding temperature Ta. Section D in 8th makes an image of the lead frame 62 that is from the surface 62a to the first bond surface 62b is heated, the heat transfer is represented by an area with oblique lines whose thickness is different from that of the oblique lines, the cross section of the lead frame 62 Show.
An dem Schritt S32 zur Erfassung des zweiten reflektierten Laserstrahls erfasst die Einheit 46 zur Erfassung des zweiten reflektierten Laserstrahls die vierte Abgabe W4 mit dem Leistungsmesser 24. Darauffolgend überträgt die Einheit 46 zur Erfassung des zweiten reflektierten Laserstrahls Daten der vierten Abgabe W4 zu der Einheit 47 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit. At the step S32 for detecting the second reflected laser beam, the unit detects 46 for detecting the second reflected laser beam, the fourth output W4 with the power meter 24 , Subsequently, the unit transmits 46 for detecting the second reflected laser beam, data of the fourth output W4 to the unit 47 for calculating the second absorption capacity.
An dem Schritt S34 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit wird ausgehend von der dritten Abgabe W3 und der vierten Abgabe W4, die erlangt wurde, die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) für den Warmbondlaserstrahl L3 berechnet. Insbesondere in der gleichen Weise wie die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit berechnet die Einheit 47 zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit ausgehend von der dritten Abgabe W3 und der vierten Abgabe W4 die zweite Absorptionsfähigkeit Y2, die die Absorptionsfähigkeit der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) für den Warmbondlaserstrahl L3 gemäß Y2 = (W3 – W4)/W3 ist. At the second absorptivity calculation step S34, based on the third output W3 and the fourth output W4, which has been obtained, the second absorbance Y2 of the irradiated surface is determined 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) calculated for the Warmbondlaserstrahl L3. Especially in the same way as the unit 44 for calculating the first absorption capacity, the unit calculates 47 for calculating the second absorption capacity from the third delivery W3 and the fourth delivery W4, the second absorption capacity Y2, which is the absorption capacity of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) for the hot bond laser beam L3 according to Y2 = (W3 - W4) / W3.
An dem Lasterstrahlabgabeänderungsschritt S36A berechnet die Laserstrahlabgabeänderungseinheit 48 die dritte Abgabe W3 entsprechend der zweiten Absorptionsfähigkeit Y2, die sich mit dem Anstieg der Bestrahlungszeit H des Warmbondlaserstrahls L3 ändert. At the load beam output changing step S36A, the laser beam output changing unit calculates 48 the third output W3 corresponding to the second absorptivity Y2, which changes with the increase of the irradiation time H of the warm bond laser beam L3.
Darauffolgend werden an dem Laserstrahlabgabeänderungsschritt S36B, um den Warmbondlaserstrahl L3 an der berechneten dritten Abgabe W3 abzustrahlen, Anweisungswerte entsprechend der dritten Abgabe W3 zu der zweiter-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 42 übertragen. Insbesondere, wenn die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 mit dem verstreichen der Zeit ansteigt, wird die dritte Abgabe W3 mit dem Verstreichen der Zeit reduziert, und die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 ansteigt. Subsequently, at the laser beam output changing step S36B to irradiate the warm bond laser beam L3 at the calculated third output W3, command values corresponding to the third output W3 to the second laser beam matching radiation unit 42 transfer. In particular, when the second absorbing ability Y2 increases with the lapse of time, the third becomes Release W3 is reduced with the lapse of time, and the second absorption capacity Y2 increases.
Zu dieser Zeit kann eine beliebige Art verwendet werden, um die dritte Abgabe W3 zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine dritte Abgabe reduziert werden, wie in den Diagrammen G1 bis G3 der 6A bis 6C abgebildet ist, die voranstehend beschrieben wurden. Durch diese Anpassung kann, wenn der Warmbondlaserstrahl L3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, um die erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen, die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der ersten Bondoberfläche 62b zufriedenstellend beschränkt werden. Any type may be used at this time to reduce the third output W3. For example, a third output can be reduced, as in diagrams G1 to G3 of FIG 6A to 6C is pictured, which have been described above. Through this adjustment, when the Warmbondlaserstrahl L3 on the irradiated surface 62a1 is emitted to the first bonding surface 62b to heat, the temperature rise rate of the first bonding surface 62b be satisfactorily limited.
Mit anderen Worten, die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b kann einfach an der Bondtemperatur Ta nahe dem Schmelzpunkt des Leitungsrahmens 62 gehalten werden, und eine hohe Bondfestigkeit kann zwischen der ersten Bondoberfläche 62b und der zweiten Bondoberfläche 51a erhalten werden. In other words, the temperature of the first bonding surface 62b can easily at the bonding temperature Ta near the melting point of the lead frame 62 can be held, and a high bonding strength can be between the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a to be obtained.
Darauffolgend wird an dem Laserstrahlabgabeänderungsschritt S36C bestimmt, ob die Temperatur T (geschätzte Temperatur) der ersten Bondoberfläche 62b auf die Bondtemperatur Ta erhöht wurde. Zu dieser Zeit kann die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b z.B. ausgehend von der dritten Abgabe W3 und der Bestrahlungszeit H geschätzt werden. Jedoch ist die Schätzung nicht auf das begrenzt, sondern die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b kann ausgehend von der Temperatur der bestrahlten Oberfläche 62a1 nach dem Messen der Temperatur der bestrahlten Oberfläche 62a1 mit einem Thermometer (nicht abgebildet) wie z.B. einem Infrarotthermometer geschätzt werden. Subsequently, at the laser beam output changing step S36C, it is determined whether the temperature T (estimated temperature) of the first bonding surface 62b was raised to the bonding temperature Ta. At this time, the temperature of the first bonding surface 62b for example, based on the third output W3 and the irradiation time H are estimated. However, the estimate is not limited to that but the temperature of the first bonding surface 62b can be based on the temperature of the irradiated surface 62a1 after measuring the temperature of the irradiated surface 62a1 with a thermometer (not shown) such as an infrared thermometer.
Falls bestimmt ist, dass die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b auf die Bondtemperatur Ta erhöht wurde, schreitet der Prozess zu dem Drückschritt S38 voran. Falls bestimmt ist, dass die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b nicht auf die Bondtemperatur Ta erhöht wurde, kehrt der Prozess zu dem Schritt S32 zur Erfassung des zweiten reflektierten Laserstrahls zurück. Darauffolgend werden die Prozesse von S32 bis S36C wiederholt, bis an dem Laserstrahlabgabeänderungsschritt S36C bestimmt ist, dass die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b auf die Bondtemperatur Ta erhöht wurde. If it is determined that the temperature of the first bonding surface 62b has been raised to the bonding temperature Ta, the process proceeds to the pressing step S38. If it is determined that the temperature of the first bonding surface 62b is not raised to the bonding temperature Ta, the process returns to the second reflected laser beam detection step S32. Subsequently, the processes from S32 to S36C are repeated until the temperature of the first bonding surface is determined at the laser beam output changing step S36C 62b was raised to the bonding temperature Ta.
An dem Drückschritt S38 steuert die Drückeinheit 49 das Drückgerät 26, um die Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 mit dem Druck P1 nach unten zu drücken. Durch dieses Drücken wird die erste Bondoberfläche 62b in dem Restphasenzustand an die zweite Bondoberfläche 51a gebondet. At the pressing step S38, the pressing unit controls 49 the pusher 26 to the surface 62a of the lead frame 62 to press downwards with the pressure P1. This push becomes the first bonding surface 62b in the residual phase state to the second bonding surface 51a bonded.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass die Drückeinheit 49 steuert, das Drücken des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) an dem Drückschritt S38 zu beginnen, nachdem die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b die vorbestimmte Bondtemperatur Ta erreicht hat, aber die Anfangszeit ist nicht auf dies begrenzt. Das durch die Steuerung der Drückeinheit 49 durchgeführte Drücken kann zu einer beliebigen Zeit innerhalb des Zeitraums begonnen werden, nachdem der Warmbondlaserstrahl L3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wurde, um das Erwärmen der ersten Bondoberfläche 62b an dem Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30 zu beginnen, bis die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b die vorbestimmte Bondtemperatur erreicht. Das durch die Steuerung der Drückeinheit 49 durchgeführte Drücken kann ebenfalls begonnen werden, bevor der Warmbondlaserstrahl L3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 an dem Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30 abgestrahlt wird. Das durch die Steuerung der Drückeinheit 49 durchgeführte Drücken kann ebenfalls begonnen werden, bevor der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird. In diesem Fall kann die Bondfestigkeit einfach gesteuert werden. Als ein Drückelement kann jedes beliebige Element verwendet werden. Der hier aufgebrachte Druck P1, der ein Druck ist, der es ermöglicht, dass das Festphasendiffusionsbonden erlangt wird, wird im Voraus untersucht und bestimmt. In the present embodiment, a description has been given on the assumption that the pressing unit 49 controls, pushing the lead frame 62 (first metal element) at the pressing step S38 after the temperature of the first bonding surface 62b has reached the predetermined bonding temperature Ta, but the initial time is not limited to this. This through the control of the pressing unit 49 Presses performed may be started at any time within the time period after the warm bond laser beam L3 hits the irradiated surface 62a1 was radiated to the heating of the first bonding surface 62b at the laser beam matching radiating step S30 until the temperature of the first bonding surface 62b reaches the predetermined bonding temperature. This through the control of the pressing unit 49 Performed pressing can also be started before the Warmbondlaserstrahl L3 on the irradiated surface 62a1 is emitted at the laser beam matching radiation step S30. This through the control of the pressing unit 49 Pressing performed may also be started before the laser film L1 forming the oxide film is irradiated to the irradiated surface 62a1 is emitted. In this case, the bonding strength can be easily controlled. As a pressing member, any element can be used. The pressure P1 applied here, which is a pressure that enables the solid-phase diffusion bonding to be obtained, is examined in advance and determined.
In dem voranstehend beschriebenen Bondverfahren wurde eine Betriebsart beschrieben, in der die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a durch das Festphasendiffusionsbonden zusammengebondet werden, aber das Bondverfahren ist nicht auf diese Betriebsart begrenzt. Als ein alternatives Bondverfahren können die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a zusammengebondet werden, nachdem sie erwärmt wurden, bis der Zustand davon in den Flüssig-Phasenzustand geändert wurde (geschmolzener Zustand). In diesem Fall können in dem Warmbondschritt S3 der Schritt S32 zum Erfassen des zweiten reflektierten Laserstrahls, der Schritt S34 zum Berechnen der zweiten Absorptionsfähigkeit, die Laserstrahlabgabeänderungsschritte S36A bis S36C und der Drückschritt S38 ausgelassen werden. Die dritte Abgabe W3 des Warmbondlaserstrahls L3 an dem Laserstrahlanpassungsabstrahlungsschritt S30 kann in der Größenordnung die gleiche sein wie die erste Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1. Die dritte Abgabe W3 kann größer als die erste Abgabe W1 sein. Somit kann das Bonden zwischen der ersten Bondoberfläche 62b und der zweiten Bondoberfläche 51a in einer kürzeren Zeit vollendet werden. In the bonding method described above, a mode has been described in which the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a bonded together by solid-phase diffusion bonding, but the bonding method is not limited to this mode. As an alternative bonding method, the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a after they are heated until the state thereof is changed to the liquid phase state (molten state). In this case, in the warm bonding step S3, the second reflected laser beam detection step S32, the second absorptivity calculation step S34, the laser beam output changing steps S36A to S36C, and the pressing step S38 may be omitted. The third output W3 of the warm bond laser beam L3 at the laser beam matching radiation step S30 may be on the order of the same as the first output W1 of the laser film L1 forming the oxide film. The third output W3 may be greater than the first output W1. Thus, the bonding between the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a be completed in a shorter time.
An dem Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1 des voranstehend beschriebenen Bondverfahrens wird die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya ausgehend von dem Diagramm der 3 eingestellt, das ein Verhältnis zwischen der Filmdicke α und der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 des Oxidfilms OM darstellt. Jedoch ist die Einstellung nicht auf dies begrenzt. Die Absorptionsfähigkeit Ya kann einfach auf eine gewünschte Absorptionsfähigkeit eingestellt werden, die nicht auf dem Diagramm der 3 basiert. Es sollte hierin angemerkt werden, dass, wenn die Filmdicke α des Oxidfilms OM klein ist, die erste Absorptionsfähigkeit Y1 mit Bezug auf die Filmdicke α des Oxidfilms OM eine Charakteristik aufweist, in der ein lokaler Maximum-Wert und ein lokaler Minimum-Wert abwechselnd erscheinen. Somit gibt es Fälle, wenn die erwünschte Absorptionsfähigkeit übermäßig hoch ist, und den lokalen Maximum-Wert überschreitet, in denen die Absorptionsfähigkeit Ya nicht eingestellt werden kann. Unter Betrachtung davon muss die Einstellung vorgenommen werden. At the oxide film thickness adjustment step S1 of the above-described bonding method, the predetermined absorptivity Ya is calculated from the graph of FIG 3 which is a ratio between the film thickness α and the first absorptivity Y1 of the oxide film OM. However, the setting is not limited to this. The absorbency Ya can be easily adjusted to a desired absorbency not shown on the diagram of FIG 3 based. It should be noted herein that when the film thickness α of the oxide film OM is small, the first absorptivity Y1 with respect to the film thickness α of the oxide film OM has a characteristic in which a local maximum value and a local minimum value appear alternately , Thus, there are cases when the desired absorbency is excessively high and exceeds the local maximum value in which the absorbency Ya can not be adjusted. Considering this, the adjustment must be made.
In dem voranstehend beschriebenen Bondverfahren wird angenommen, dass die Absorptionsfähigkeit Ya, die als Kriterium für die Bestimmung verwendet wird, ob die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich oder höher als die Absorptionsfähigkeit Ya an dem Laserstrahlumschaltschritt S16A (Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1) ist, auf 40% eingestellt. Jedoch ist die Einstellung nicht auf dies begrenzt. Die Absorptionsfähigkeit Ya kann auf 60% eingestellt werden, was der erste lokale Maximum-Wert a in dem Diagramm der 3 ist. In diesem Fall ist die entsprechende Filmdicke α des Oxidfilms OM auf den Punkt A begrenzt, was dessen Steuerung schwierig macht, aber die maximale Absorptionsfähigkeit kann erhalten werden. In diesem Fall ist an dem Warmbondschritt S3 der Warmbondlaserstrahl L3 in dem Leitungsrahmen 62 absorbiert, und die erste Bondoberfläche 62b wird in einer kürzeren Zeit auf die Bondtemperatur Ta erwärmt. In dem Diagramm der 3 kann die Absorptionsfähigkeit Ya innerhalb des ersten Absorptionsfähigkeitsbereichs Ar2 (ungefähr 20% bis 60%) entsprechend dem ersten Filmdickenbereich Ar1a eingestellt werden. In diesem Fall können ebenfalls vernünftige Wirkungen erhalten werden. In the bonding method described above, it is assumed that the absorbing ability Ya used as a criterion for determining whether the first absorbing ability Y1 is equal to or higher than the absorbing ability Ya at the laser beam switching step S16A (oxide film thickness adjusting step S1) is set to 40%. However, the setting is not limited to this. The absorbency Ya can be set at 60%, which is the first local maximum value a in the graph of FIG 3 is. In this case, the corresponding film thickness α of the oxide film OM is limited to the point A, which makes its control difficult, but the maximum absorbing ability can be obtained. In this case, at the warm bonding step S3, the warm bond laser beam L3 is in the lead frame 62 absorbed, and the first bonding surface 62b is heated to the bonding temperature Ta in a shorter time. In the diagram of 3 For example, the absorbing ability Ya within the first absorbing ability range Ar2 (about 20% to 60%) may be set according to the first film thickness range Ar1a. In this case also reasonable effects can be obtained.
In dem voranstehend beschriebenen Bondverfahren wird angenommen, dass die Filmdicke α des Oxidfilms OM entsprechend der Absorptionsfähigkeit Ya als ein Kriterium für die Bestimmung der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 an dem Laserstrahlumschaltschritt S16A (Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1) innerhalb des ersten Filmdickenbereichs Ar1a fällt. Jedoch ist der Bereich nicht auf dies begrenzt. Der Bereich der Filmdicke α des Oxidfilms OM entsprechend der Absorptionsfähigkeit Ya kann ein breiterer Bereich sein, in dem nicht nur der erste Filmdickenbereich Ar1a, sondern auch ein zweiter Filmdickenbereich Ar1b hinzu gezählt wird. In the bonding method described above, it is assumed that the film thickness α of the oxide film OM corresponding to the absorptivity Ya as a criterion for determining the first absorptivity Y1 at the laser beam switching step S16A (oxide film thickness adjustment step S1) falls within the first film thickness region Ar1a. However, the range is not limited to this. The range of the film thickness α of the oxide film OM corresponding to the absorptivity Ya may be a wider range in which not only the first film thickness region Ar1a but also a second film thickness region Ar1b is counted.
Wie in 3 abgebildet ist, hat der zweite Filmdickenbereich Ar1b in diesem Fall Werte, die gleich wie oder größer als die erste lokale Minimum-Filmdicke AA ist. Der zweite Filmdickenbereich Ar1b hat die zweite lokale Maximum-Filmdicke B entsprechend dem zweiten lokalen Maximum-Wert B, der als lokaler Maximum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 erscheint, darauffolgend auf den ersten lokalen Maximum-Wert A. Darüber hinaus befindet sich der zweite Filmdickenbereich Ar1b an einem Bereich, der kleiner als die zweite lokale Minimum-Filmdicke BB entsprechend dem zweiten lokalen Minimum-Wert bb ist, der als lokaler Minimum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 erscheint, zwischen der zweiten lokalen Maximum-Filmdicke B und einer dritten lokalen Maximum-Filmdicke C entsprechend dem dritten lokalen Maximum-Wert c der als lokaler Maximum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 darauffolgend auf den zweiten lokalen Maximum-Wert b erscheint. Durch das Einstellen der vorbestimmten Absorptionsfähigkeit Ya, um einer Filmdicke zu entsprechen, die innerhalb des Filmdickenbereichs des Oxidfilms OM fällt, der eine Kombination des ersten Filmdickenbereichs Ar1a des zweiten Filmdickenbereichs Ar1b ist, kann die Möglichkeit, dass die Filmdicke α übermäßig groß wird, und die erwünschte Filmdicke nicht eingestellt werden kann, ausgeschlossen werden. As in 3 In this case, the second film thickness area Ar1b has values equal to or larger than the first local minimum film thickness AA. The second film thickness area Ar1b has the second local maximum film thickness B corresponding to the second local maximum value B, which appears as the local maximum value of the first absorptivity Y1, subsequently to the first local maximum value A. Moreover, the second film thickness area is located Ar1b at an area smaller than the second local minimum film thickness BB corresponding to the second local minimum value bb appearing as the local minimum value of the first absorptivity Y1, between the second local maximum film thickness B and a third local maximum Film thickness C corresponding to the third local maximum value c appearing as the local maximum value of the first absorptivity Y1 subsequent to the second local maximum value b. By setting the predetermined absorbing ability Ya to correspond to a film thickness falling within the film thickness region of the oxide film OM which is a combination of the first film thickness region Ar1a of the second film thickness region Ar1b, the possibility that the film thickness α becomes excessively large and the desired film thickness can not be adjusted, be excluded.
Das Folgende beschreibt ein Bondgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 9. Der Gerätekörper 20 gemäß der ersten Ausführungsform, die voranstehend beschrieben wurde, ist derart konfiguriert, dass der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 auf die Oberfläche 62a als Leitungsrahmen 62 durch den Oxidfilm OM abgestrahlt wird, und dann der erste reflektierte Laserstrahl L2, der durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 in der Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 reflektiert wird, direkt durch den Leistungsmesser 24 empfangen wird. The following describes a bonding apparatus according to a second embodiment with reference to FIG 9 , The device body 20 According to the first embodiment described above, it is so configured that the oxide film L1 forming the oxide film is applied to the surface 62a as a lead frame 62 is radiated through the oxide film OM, and then the first reflected laser beam L2 passing through the irradiated surface 62a1 in the surface 62a of the lead frame 62 is reflected, directly through the power meter 24 Will be received.
Wie in 9 abgebildet ist, hat ein Gerätekörper 200 gemäß der zweiten Ausführungsform im Gegensatz einen dichromatischen Spiegel 110 auf der optischen Achse des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (und des Warmbondlaserstrahls L3). Der dichromatische Spiegel 110 ist ein Element, das Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs (z.B. eine Nah-Infrarot-Wellenlänge) reflektiert und es dem Licht des anderen Wellenlängenbereichs gestattet, durchzutreten. Nicht nur der dichromatische Spiegel, sondern ein beliebiges Element, das eine derartige Eigenschaft aufweist, kann stattdessen verwendet werden. As in 9 pictured has a device body 200 according to the second embodiment, in contrast, a dichroic mirror 110 on the optical axis of the laser film L1 (and the hot bond laser beam L3) forming the oxide film. The dichromatic mirror 110 is an element that reflects light of a certain wavelength range (eg, a near-infrared wavelength) and allows the light of the other wavelength range to pass through. Not only the dichromatic mirror, but any element having such a property may be used instead.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist der Gerätekörper 200 von dem Gerätekörper 20 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch unterschiedlich, dass der dichromatische Spiegel 110 auf dem optischen Pfad des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3) bereitgestellt ist, und der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3) auf die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 rechtwinklig dazu einfallend ist. Somit werden lediglich unterschiedliche Abschnitte beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Abschnitte wird ausgelassen. Die gleichen Bauteile sind durch die gleichen Bezugszeichen in der folgenden Beschreibung bezeichnet. As described above, the apparatus body is 200 from the device body 20 according to the first embodiment characterized in that the dichromatic mirror 110 on the optical path of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3) is provided, and the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3) on the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 at right angles to it is incidental. Thus, only different portions will be described and the description of the same portions will be omitted. The same components are denoted by the same reference numerals in the following description.
Wie in 9 abgebildet ist, ist der dichromatische Spiegel 110 zwischen dem Laserkopf 22 und der Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 vorgesehen, der auf der optischen Achse des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3) liegt, um um ca. 45 Grad mit Bezug auf die Oberfläche 62a gekippt zu werden. In der zweiten Ausführungsform, in der der dichromatische Spiegel 110 somit vorgesehen ist, wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3) von dem Laserkopf 22, der derart vorgesehen ist, das die optische Achse des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 horizontal liegt, zu dem dichromatischen Spiegel 110 abgestrahlt. As in 9 pictured is the dichromatic mirror 110 between the laser head 22 and the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 provided on the optical axis of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3), by about 45 degrees with respect to the surface 62a to be tipped. In the second embodiment, in which the dichroic mirror 110 Thus, the laser film L1 forming the oxide film (hot bond laser beam L3) from the laser head becomes 22 which is provided so that the optical axis of the oxide film forming laser beam L1 is horizontal, to the dichroic mirror 110 radiated.
Ein großer Teil des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3), der den dichromatischen Spiegel 110 erreicht hat, wird durch eine Spiegeloberfläche 110a des dichromatischen Spiegels 110 reflektiert, und ein Teil davon tritt durch den dichromatischen Spiegel durch. Der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3), der durch die Spiegeloberfläche 110a reflektiert wurde, dessen Bewegungsrichtung zu einer Richtung rechtwinklig dazu geändert wird, fällt auf die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 rechtwinklig zu der Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) ein. A large part of the laser film forming the oxide film L1 (Warmbondlaserstrahl L3), the dichromatic mirror 110 has achieved through a mirror surface 110a the dichromatic mirror 110 and part of it passes through the dichromatic mirror. The oxide film L1 forming the oxide film (Warmbond laser beam L3) passing through the mirror surface 110a is reflected, whose direction of movement is changed to a direction perpendicular thereto, falls on the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 perpendicular to the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) one.
Darauffolgend wird ein Teil des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3) in dem Leitungsrahmen 62 von der Oberfläche 62a absorbiert, um in Wärme umgewandelt zu werden. Der verbleibende Teil davon wird durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 reflektiert und bewegt sich als der erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) wie der zu der Spieloberfläche 110a des dichromatischen Spiegels 110 um die Spiegeloberfläche 110a zu erreichen, die so vorgesehen ist, dass sie mit Bezug auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 gekippt ist. Zu dieser Zeit wird durch die Spiegeloberfläche 110a des dichromatischen Spiegels 110, die der erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) erreicht hat, ein großer Teil des ersten reflektierten Laserstrahls L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) wieder reflektiert, und bewegt sich parallel zu der optischen Achse des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3) zu dem Laserkopf 22. Subsequently, a part of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3) in the lead frame 62 from the surface 62a absorbed to be converted into heat. The remaining part of it is through the irradiated surface 62a1 reflects and moves as the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) as the one to the game surface 110a the dichromatic mirror 110 around the mirror surface 110a to reach, which is provided so that it with respect to the irradiated surface 62a1 is tilted. At this time is through the mirror surface 110a the dichromatic mirror 110 , which has reached the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4), reflects a large part of the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) again, and moves parallel to the optical axis of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbond laser beam L3 ) to the laser head 22 ,
Ab der Spiegeloberfläche 110a, die der erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) erreicht hat, tritt ein Teil des ersten reflektierten Laserstrahls L2 (zweiten reflektierten Laserstrahls L4) durch den dichromatischen Spiegel 110, um sich in 9 nach oben zu bewegen. Darauffolgend wird dieser durchtretende Laserstrahl L5 (erster reflektierter Laserstrahl L2, zweiter reflektierter Laserstrahl L4) in die Eingangsfläche 24a des oberhalb vorgesehenen Leistungsmessers 24 eingegeben, und die Abgabe (zweite Abgabe W2, vierte Abgabe W4) des durchtretenden Laserstrahls L5 (erster reflektierter Laserstrahl L2, zweiter reflektierter Laserstrahl L4) wird erfasst. From the mirror surface 110a When the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) has reached, a part of the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) passes through the dichroic mirror 110 to get in 9 to move upwards. Subsequently, this penetrating laser beam L5 (first reflected laser beam L2, second reflected laser beam L4) enters the input surface 24a of the above provided power meter 24 is input, and the output (second output W2, fourth output W4) of the passing laser beam L5 (first reflected laser beam L2, second reflected laser beam L4) is detected.
Durch diese Konfiguration können ähnlich zu der ersten Ausführungsform die ersten und zweiten Absorptionsfähigkeiten Y1 und Y2 der bestrahlten Oberfläche 62a1, auf der der Oxidfilm OM ausgebildet ist, genau erfasst werden. Wenn die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich oder höher als die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya geworden ist, wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 zu dem Warmbondlaserstrahl L3 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform umgeschaltet. Darauffolgend wird durch die gleichen Schritte wie die in der ersten Ausführungsform die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement), dann die zweite Bondoberfläche 51a des Metallanschlusses 51 (zweites Metallelement) auf der Oberfläche des Halbleiterbauteils 50 gebondet. Durch diese Konfiguration können ebenfalls die gleichen Wirkungen wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden. By this configuration, similarly to the first embodiment, the first and second absorption capacities Y1 and Y2 of the irradiated surface can be made 62a1 on which the oxide film OM is formed can be accurately detected. When the first absorbing ability Y1 has become equal to or higher than the predetermined absorbing ability Ya, the laser film L1 forming the oxide film is switched to the warm bond laser beam L3 in the same manner as in the first embodiment. Subsequently, by the same steps as those in the first embodiment, the first bonding surface 62b of the lead frame 62 (first metal element), then the second bonding surface 51a of the metal connection 51 (second metal element) on the surface of the semiconductor device 50 bonded. With this configuration, too, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
In der zweiten Ausführungsform kann ungleich zu der ersten Ausführungsform der Laserkopf 22 horizontal vorgesehen sein, und somit ist die Konfiguration einfach. Da die Abgabe des durchtretenden Laserstrahls L5 (erster reflektierter Laserstrahl L2, zweiter reflektierter Laserstrahl L4), der in den Leistungsmesser 24 eingegeben wird, klein ist, kann ein kompakter Leistungsmesser verwendet werden, was zu einer Kostenreduzierung beiträgt. Da der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3) rechtwinklig dazu auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 einfallend sein kann, können die ersten und zweiten Absorptionsfähigkeiten Y1 und Y2 genau erlangt werden. In the second embodiment, unlike the first embodiment, the laser head 22 be provided horizontally, and thus the configuration is simple. Since the output of the passing laser beam L5 (first reflected laser beam L2, second reflected laser beam L4), which in the power meter 24 is small, a compact power meter can be used, which contributes to a cost reduction. Since the oxide film forming the oxide film L1 (Warmbondlaserstrahl L3) at right angles to the irradiated surface 62a1 can be incidental, the first and second absorption capacities Y1 and Y2 can be accurately obtained.
Die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf die zweite Ausführungsform begrenzt. Als eine Modifikation der zweiten Ausführungsform können ein dichromatischer Spiegel 210, der Laserkopf 22 und der Leistungsmesser 24 vorgesehen sein, wie in 10 abgebildet ist. In dieser Modifikation ist der dichromatische Spiegel 210 zwischen dem Laserkopf 22, der seine optische Achse in der vertikalen Richtung angeordnet aufweist, und der Oberfläche 62a des Leitungsrahmens 62 vorgesehen, nämlich auf der optischen Achse des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3), damit er um ca. 45 Grad mit Bezug auf die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) gekippt wird. Der dichromatische Spiegel 110 und der dichromatische Spiegel 210 unterscheiden sich in der Art des Durchtretens oder der Reflektion des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3). The present embodiment is not limited to the second embodiment. As a modification of the second embodiment, a dichromatic mirror 210 , the laser head 22 and the power meter 24 be provided as in 10 is shown. In this modification is the dichromatic mirror 210 between the laser head 22 which has its optical axis arranged in the vertical direction, and the surface 62a of the lead frame 62 Namely, on the optical axis of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3), so that it by about 45 degrees with respect to the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) is tilted. The dichromatic mirror 110 and the dichromatic mirror 210 differ in the manner of passing or reflection of the laser film forming the oxide film L1 (Warmbondlaserstrahl L3).
In der Modifikation, in der der dichromatische Spiegel 210 somit vorgesehen ist, wie in 10 abgebildet ist, wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3) von dem Laserkopf 22, der derart vorgesehen ist, dass dessen optische Achse vertikal ist, zu dem dichromatischen Spiegel 210 abgestrahlt. In the modification in which the dichromatic mirror 210 is thus provided, as in 10 1, the laser beam L1 (hot bond laser beam L3) forming the oxide film becomes the laser head 22 which is provided so that the optical axis thereof is vertical, to the dichroic mirror 210 radiated.
Viel des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3), das den dichromatischen Spiegel 210 erreicht hat, tritt durch eine Spiegeloberfläche 210a des dichromatischen Spiegels 210 durch. Der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3), der durch die Spiegeloberfläche 210a durchtritt, erreicht (ist darauf einfallend) die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) des Leitungsrahmens 62 rechtwinklig dazu. Much of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3), the dichromatic mirror 210 has reached, passes through a mirror surface 210a the dichromatic mirror 210 by. The oxide film L1 forming the oxide film (Warmbond laser beam L3) passing through the mirror surface 210a passes, reaches (is incident on) the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) of the lead frame 62 at right angles to it.
Darauffolgend wird ein Teil des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 (Warmbondlaserstrahl L3) in dem Leitungsrahmen 62 von der Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) absorbiert, um in Wärme umgewandelt zu werden. Der verbleibende Teil davon wird als der erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) durch die Oberfläche 62a (bestrahlte Oberfläche 62a1) reflektiert, und bewegt sich wieder zu einer Spiegeloberfläche 210b des dichromatischen Spiegels 210, um die Spiegeloberfläche 210b zu erreichen, die so vorgesehen ist, dass sie um 45 Grad mit Bezug auf die Oberfläche 62a gekippt ist. Subsequently, a part of the oxide film forming laser beam L1 (Warmbondlaserstrahl L3) in the lead frame 62 from the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) to be converted into heat. The remaining part thereof is referred to as the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) through the surface 62a (irradiated surface 62a1 ) and moves back to a mirror surface 210b the dichromatic mirror 210 to the mirror surface 210b to achieve that is provided so that they are 45 degrees with respect to the surface 62a is tilted.
Zu dieser Zeit wird durch die Spiegeloberfläche 210b des dichromatischen Spiegels 210, die der erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) erreicht hat, ein Teil des ersten reflektierten Laserstrahls L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) mit einem rechten Winkel reflektiert, und bewegt sich zu dem Leistungsmesser 24. Darauffolgend wird dieser erste reflektierte Laserstrahl L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4) zu der Eingangsfläche 24a des Leistungsmessers 24 eingegeben, der in 10 links vorgesehen ist, und die Abgabe davon (zweite Abgabe W2, vierte Abgabe W4) wird erfasst. Durch diese Konfiguration können ähnlich zu der ersten Ausführungsform die ersten und zweiten Absorptionsfähigkeiten Y1 und Y2 der bestrahlten Oberfläche 62a1 erfasst werden, auf der der Oxidfilm OM ausgebildet ist. Durch diese Konfiguration können ebenfalls die gleichen Wirkungen wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden. At this time is through the mirror surface 210b the dichromatic mirror 210 , which has reached the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4), reflects a part of the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) at a right angle, and moves to the power meter 24 , Subsequently, this first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) becomes the input surface 24a of the power meter 24 entered in 10 is provided on the left, and the output thereof (second output W2, fourth output W4) is detected. By this configuration, similarly to the first embodiment, the first and second absorption capacities Y1 and Y2 of the irradiated surface can be made 62a1 are detected, on which the oxide film OM is formed. With this configuration, too, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
In dieser Modifikation kann ungleich zu der ersten Ausführungsform der Laserkopf 22 vertikal vorgesehen sein, und somit ist die Konfiguration einfach. Ähnlich zu der zweiten Ausführungsform, da die Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls L2 (zweiter reflektierter Laserstrahl L4), der in den Leistungsmesser 24 eingegeben wird, klein ist, kann ein kompakter Leistungsmesser verwendet werden, was zu einer Kostenreduzierung beiträgt. Da der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 (Warmbondlaserstrahl L3) auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 rechtwinklig dazu einfallend sein kann, können die ersten und zweiten Absorptionsfähigkeiten Y1 und Y2 genau erlangt werden. In this modification, unlike the first embodiment, the laser head 22 be provided vertically, and thus the configuration is simple. Similar to the second embodiment, since the output of the first reflected laser beam L2 (second reflected laser beam L4) incorporated in the power meter 24 is small, a compact power meter can be used, which contributes to a cost reduction. Since the oxide film forming the oxide film L1 (Warmbondlaserstrahl L3) on the irradiated surface 62a1 at right angles thereto, the first and second absorption capacities Y1 and Y2 can be accurately obtained.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass das Verhältnis zwischen der ersten Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 und der dritten Abgabe W3 des Warmbondlaserstrahls L3 als W1 > W3 gegeben ist. Jedoch ist das Verhältnis nicht auf das begrenzt, und das Verhältnis zwischen der ersten Abgabe W1 und der dritten Abgabe W3 kann als W1 = W3 gegeben sein. Alternativ kann das Verhältnis zwischen der ersten Abgabe W1 und der dritten Abgabe W3 als W1 < W3 gegeben sein. In diesen Fällen ist Aufmerksamkeit erforderlich, um zu verhindern, dass die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 in einer kurzen Zeit übermäßig ansteigt. Falls die Temperatur in einer kurzen Zeit übermäßig ansteigt, kann die Bondfestigkeit versagen, einen vorbestimmten Festigkeitswert in dem Fall des Festphasendiffusionsbondens zu erfüllen. Diese Möglichkeit ist ausgeschlossen, wenn das Bonden zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement durch Schweißen anstelle des Festphasendiffusionsbonden durchgeführt wird. In the above-described embodiments, a description has been given on the assumption that the relationship between the first output W1 of the oxide film forming laser beam L1 and the third output W3 of the warm bond laser beam L3 is given as W1> W3. However, the ratio is not limited to that, and the ratio between the first output W1 and the third output W3 may be given as W1 = W3. Alternatively, the ratio between the first output W1 and the third output W3 may be given as W1 <W3. In these cases, attention is required to prevent the temperature of the first bonding surface 62b of the lead frame 62 overly increases in a short time. If the temperature excessively increases in a short time, the bonding strength may fail to meet a predetermined strength value in the case of solid-phase diffusion bonding. This possibility is excluded if the bonding between the first metal element and the second metal element is performed by welding instead of the solid-phase diffusion bonding.
Das Bondgerät 10 und das Bondverfahren, die voranstehend beschrieben wurden, wurden beschrieben, indem der Warmbondlaserstrahl L3 abgestrahlt wird, während die dritte Abgabe W3 des Warmbondlaserstrahls L3 angepasst wird, sich zu verringern. Jedoch ist die Anpassung nicht auf dies begrenzt. Die dritte Abgabe W3 kann konstant sein. Alternativ kann der Warmbondlaserstrahl L3 abgestrahlt werden, während die dritte Abgabe W3 angepasst wird, sich zu erhöhen. In diesen Fällen können ebenfalls vernünftige Wirkungen erlangt werden. The bonding device 10 and the bonding method described above have been described by radiating the warm bond laser beam L3 while adjusting the third output W3 of the warm bond laser beam L3 to decrease. However, the adjustment is not limited to this. The third output W3 can be constant. Alternatively, the warm bond laser beam L3 may be radiated while the third output W3 is adjusted to increase. In these cases, reasonable effects can also be obtained.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen wird Kupfer als das erste Metallelement verwendet, das ein Material niedriger Absorptionsfähigkeit ist. Jedoch ist das erste Metallelement nicht auf dies begrenzt, und ein anderes Material als ein Material niedriger Absorptionsfähigkeit kann als das erste Metallelement verwendet werden. In diesem Fall können ebenfalls ähnliche Wirkungen zu denen in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen erwartet werden. In the above-described embodiments, copper is used as the first metal element which is a low-absorbency material. However, the first metal member is not limited to this, and a material other than a low-absorbency material may be used as the first metal member. In this case, too, similar effects to those in the above-described embodiments can be expected.
Gemäß den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Bondverfahren für ein Metallelement ein Bondverfahren zum Bonden der ersten Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) an die zweite Bondoberfläche 51a des Halbleiterbauteils 50 (zweites Metallelement), das mit der ersten Bondoberfläche 62b in Berührung ist, durch Abstrahlen des Warmbondlaserstrahls L3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62, um die erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen. Das Bondverfahren hat: den Oxidfilmausbildungsschritt S10, den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 an der ersten Abgabe W1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 abzustrahlen, und Ausbilden auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 eines Oxidfilms OM, der eine Filmdicke aufweist, die der ersten Abgabe W1 und der Bestrahlungszeit des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 entspricht; den Schritt S12 des Erfassens des ersten reflektierten Laserstrahls, die zweite Abgabe W2 zu erfassen, die eine Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls L2 ist, der von dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 aufgrund eines reflektiert Werdens durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 erzeugt wird; den Schritt S14 die erste Absorptionsfähigkeit zu berechnen, die erste Absorptionsfähigkeit Y1 der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 ausgehend von der ersten Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1, der in dem Oxidfilmausbildungsschritt S10 abgestrahlt wurde, um der zweiten Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2, die in dem Schritt S12 zur Erfassung des ersten reflektierten Laserstrahls erfasst wurde, zu berechnen; die Laserstrahlumschaltschritte S16A und S16B, den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1, der auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, zu dem Warmbondlaserstrahl L3 umzuschalten, wo es bestimmt ist, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya ist; und den Warmbondschritt S3, nach dem Umschalten des Warmbondlaserstrahls L3, den Warmbondlaserstrahl L3 mit der dritten Abgabe W3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abzustrahlen, um die erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen, bis deren Temperatur die vorbestimmte Bondtemperatur Ta erreicht, und die erste Bondoberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a zu bonden. According to the above-described embodiments, the bonding method for a metal member is a bonding method for bonding the first bonding surface 62b of the lead frame 62 (first metal element) to the second bonding surface 51a of the semiconductor device 50 (second metal element) connected to the first bonding surface 62b by radiating the Warmbond laser beam L3 onto the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 to the first bonding surface 62b to warm up. The bonding method has: the oxide film forming step S10, the laser beam L1 forming the oxide film on the first output W1 on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 to radiate, and forming on the irradiated surface 62a1 an oxide film OM having a film thickness corresponding to the first output W1 and the irradiation time of the laser film L1 forming the oxide film; the step S12 of detecting the first reflected laser beam to detect the second output W2 which is a output of the first reflected laser beam L2 emitted from the laser film L1 forming the oxide film due to being reflected by the irradiated surface 62a1 is produced; the step S14 to calculate the first absorbing ability, the first absorbing ability Y1 of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 for the oxide film L1 forming the oxide film, starting from the first output W1 of the oxide film forming laser beam L1 radiated in the oxide film forming step S10, around the second output W2 of the first reflected laser beam L2 detected in the first reflected laser beam detecting step S12 was calculated; the laser beam switching steps S16A and S16B, the laser film L1 forming the oxide film, on the irradiated surface 62a1 is radiated to switch to the warm bond laser beam L3 where it is determined that the first absorptivity Y1 is equal to or higher than the predetermined absorbance Ya; and the warm bonding step S3, after switching the warm bond laser beam L3, the warm bond laser beam L3 with the third output W3 to the irradiated surface 62a1 to radiate to the first bonding surface 62b to heat until its temperature reaches the predetermined bonding temperature Ta, and the first bonding surface 62b to the second bonding surface 51a to bond.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in dem Oxidfilmausbildungsschritt S10 in dem Oxidfilmdickenanpassungsschritt S1 der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) abgestrahlt. Während der Oxidfilm OM auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet wird, wird die zweite Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2, der durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 reflektiert wird, erfasst, und die Absorptionsfähigkeit der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgehend von der ersten Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 und der zweiten Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2 berechnet. Mit anderen Worten, es wird die tatsächliche erste Absorptionsfähigkeit Y1 erlangt, die durch den Oxidfilm OM erhalten wird, der auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 ausgebildet ist. As described above, in the oxide film forming step S10, in the oxide film thickness adjusting step S1, the laser beam L1 forming the oxide film becomes the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) radiated. While the oxide film OM on the irradiated surface 62a1 is formed, the second output W2 of the first reflected laser beam L2, by the irradiated surface 62a1 is reflected, recorded, and the absorption capacity of the irradiated surface 62a1 calculated from the first output W1 of the oxide film forming the oxide film L1 and the second output W2 of the first reflected laser beam L2. In other words, the actual first absorbing ability Y1 obtained by the oxide film OM on the irradiated surface is obtained 62a1 is trained.
Wenn die erste Absorptionsfähigkeit Y1 für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 gleich wie oder höher als die Absorptionsfähigkeit Ya wird, wird der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 zu dem Warmbondlaserstrahl L3 umgeschaltet. Die erste Bondoberfläche 62b wird dann auf die Bondtemperatur Ta durch Abstrahlen des Warmbondlaserstrahls L3 erwärmt, wodurch die erste Bondoberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a gebondet wird. Somit kann, sogar falls die Bestrahlungszeit des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 kurz ist und lediglich ein dünner Oxidfilm OM ausgebildet werden kann, die erwünschte erste Absorptionsfähigkeit Y1 zuverlässig erhalten werden. Folglich wird der Warmbondlaserstrahl L3 durch den Leitungsrahmen 62 (erstes Metallelement) mit der erwünschten ersten Absorptionsfähigkeit Y1 absorbiert, und die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 wird auf die vorbestimmte Bondtemperatur in einer kurzen Zeit aufgewärmt. Somit kann die erste Bondoberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a in einer kurzen Zeit gebondet werden. When the first absorptivity Y1 for the oxide film L1 forming the oxide film becomes equal to or higher than the absorptivity Ya, the oxide film L1 forming the oxide film is switched to the warm bond laser beam L3. The first bond surface 62b is then heated to the bonding temperature Ta by blasting the warm bond laser beam L3, thereby forming the first bonding surface 62b to the second bonding surface 51a is bonded. Thus, even if the irradiation time of the oxide film L1 forming the oxide film is short and only a thin oxide film OM can be formed, the desired first absorptivity Y1 can be reliably obtained. As a result, the warm bond laser beam L3 passes through the lead frame 62 (first metal element) having the desired first absorptivity Y1 absorbed, and the first bonding surface 62b of the lead frame 62 is warmed up to the predetermined bonding temperature in a short time. Thus, the first bonding surface 62b to the second bonding surface 51a be bonded in a short time.
Gemäß den Ausführungsformen ist in dem Bondverfahren für ein Metallelement die Bondtemperatur Ta eine Temperatur, an der die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a in einen Festphasenzustand versetzt werden, der an einer Temperatur auftritt, die niedriger als eine Temperatur eines Flüssigphasenzustands ist, und die ein Bonden dazwischen in einem festen Zustand ermöglicht. An dem Warmbondschritt S3 werden die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a in dem Festphasenzustand in der Drückbondrichtung gegeneinander gedrückt, um zusammengebondet zu werden. Da die erste Bondoberfläche 62b und die zweite Bondoberfläche 51a durch das Festphasendiffusionsbonden auf diese Weise zusammengebondet sind, muss die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b nicht auf eine hohe Temperatur erhöht werden, wenn die Bondoberfläche erwärmt wird. Somit kann die zum Erhöhen der Temperatur erforderliche Energie reduziert werden, was effizient ist. According to the embodiments, in the bonding method for a metal element, the bonding temperature Ta is a temperature at which the first bonding surface 62b and the second bonding surface 51a be placed in a solid phase state that occurs at a temperature lower than a temperature of a liquid phase state, and allows bonding therebetween in a solid state. At the warmbond step S3 become the first bond surface 62b and the second bonding surface 51a in the solid state state in the press bonding direction against each other to be bonded together. Because the first bond surface 62b and the second bonding surface 51a bonded together by solid-phase diffusion bonding, the temperature of the first bonding surface must be 62b not be raised to a high temperature when the bonding surface is heated. Thus, the energy required to raise the temperature can be reduced, which is efficient.
Gemäß den Ausführungsformen ist die dritte Abgabe W3 des Warmbondlaserstrahls L3, der in dem Warmbondschritt S3 abgestrahlt wird, niedriger als die erste Abgabe W1 des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1. Durch diese Einstellung kann der Temperaturanstieg der ersten Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62, der durch das Abstrahlen des Warmbondlaserstrahls L3 erwärmt wird, langsam gemacht werden. Somit kann die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b einfach an einer Temperatur, die die vorbestimmte Bondtemperatur Ta nahe des Schmelzpunkts ist, für einen vorbestimmten Zeitraum gehalten werden. Dies ist geeignet zum Durchführen des Festphasendiffusionsbondens, das ermöglicht ein Bonden zu erhalten, dass eine hohe Bondfestigkeit aufweist, indem die Bondoberfläche in dem Festphasenzustand nahe des Schmelzpunktes für einen vorbestimmten Zeitraum gehalten wird. According to the embodiments, the third output W3 of the warm bond laser beam L3 radiated in the warm bonding step S3 is lower than the first output W1 of the laser film L1 forming the oxide film. This setting can increase the temperature of the first bond surface 62b of the lead frame 62 , which is heated by the radiation of the Warmbondlaserstrahls L3, be made slow. Thus, the temperature of the first bonding surface 62b simply at a temperature which is the predetermined bonding temperature Ta near the melting point, held for a predetermined period of time. This is suitable for performing the solid-phase diffusion bonding, which enables to obtain a bonding having a high bonding strength by keeping the bonding surface in the solid state state near the melting point for a predetermined period of time.
Gemäß den Ausführungsformen weist in dem Verhältnis mit der Filmdicke α des Oxidfilms OM die Absorptionsfähigkeit Y eine Periodizität auf, in der ihre lokalen Maximum-Werte ab und ihre lokalen Minimum-Werte aa und bb abwechselnd mit der Änderung der Filmdicke α in einer Anstiegsrichtung erscheinen, und weist ebenfalls eine Eigenschaft auf, in der die Absorptionsfähigkeit Y minimal ist, wenn die Filmdicke α des Oxidfilms OM null beträgt. Die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya an dem Laserstrahlumschaltschritt S16A, die die Periodizität im Verhältnis mit der Filmdicke aufweist, ist innerhalb des ersten Absorptionsfähigkeitsbereichs Ar2 entsprechend dem ersten Filmdickenbereich Ar1a eingestellt, in dem die Filmdicke α de Oxidfilms OM null überschreitet und kleiner als die erste lokale Minimum-Filmdicke AA ist. Die erste lokale Minimum-Filmdicke AA entspricht dem ersten lokalen Minimum-Wert aa, der als lokaler Minimum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 zwischen der ersten lokalen Maximum-Filmdicke A entsprechend dem ersten lokalen Maximum-Wert a erscheint, der als lokaler Maximum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 für das erste Mal erscheint, und der zweiten lokalen Maximum-Filmdicke B entsprechend dem zweiten lokalen Maximum-Wert b, der als ein lokaler Maximum-Wert der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 darauffolgend auf den ersten lokalen Maximum-Wert a erscheint. According to the embodiments, in the relationship with the film thickness α of the oxide film OM, the absorptivity Y has a periodicity in which its local maximum values and its local minimum values aa and bb appear alternately with the change of the film thickness α in a rising direction, and also has a property in which the absorbency Y is minimum when the film thickness α of the oxide film OM is zero. The predetermined absorbance Ya at the laser beam switching step S16A having the periodicity in proportion to the film thickness is set within the first absorbance region Ar2 corresponding to the first film thickness region Ar1a in which the film thickness α of the oxide film OM exceeds zero and smaller than the first local minimum thickness. Film thickness is AA. The first local minimum film thickness AA corresponds to the first local minimum value aa, which appears as the local minimum value of the first absorptivity Y1 between the first local maximum film thickness A corresponding to the first local maximum value a, which is the local maximum value of the first absorbance Y1 for the first time, and the second local maximum film thickness B corresponding to the second local maximum value b appearing as a local maximum value of the first absorbance Y1 subsequent to the first local maximum value a.
Auf diese Weise wird ausgehend von dem Verhältnis zwischen der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 und der Filmdicke α des im Voraus vorbereiteten Oxidfilms OM die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya eingestellt, die als Kriterium für die Bestimmung in dem Laserstrahlumschaltschritt S16A verwendet wird. Somit kann ein Zeitverbrauch für z.B. Einstellen der vorbestimmten Absorptionsfähigkeit Ya auf eine nicht vorhandene Absorptionsfähigkeit, die die lokalen Maximum-Werte a und b überschreitet, entfernt werden. In this way, based on the ratio between the first absorptivity Y1 and the film thickness α of the oxide film OM prepared in advance, the predetermined absorptivity Ya used as a criterion for the determination in the laser beam switching step S16A is set. Thus, a time consumption for e.g. Setting the predetermined absorption capacity Ya to a non-existent absorbency, which exceeds the local maximum values a and b are removed.
Gemäß den Ausführungsformen ist die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit Ya, die in dem Laserstrahlumschaltschritt S16A als Kriterium zum Bestimmen der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 verwendet wird, auf 40% eingestellt. Mit anderen Worten, die erste Absorptionsfähigkeit Y1 ist gleich wie oder höher als 40%. Somit fällt die Filmdicke α ausgehend von dem Verhältnis zwischen der Filmdicke α des Oxidfilms OM und der ersten Absorptionsfähigkeit Y1, die eine Periodizität aufweist, in der die lokalen Maximum-Werte a und b und die lokalen Minimum-Werte aa abwechselnd mit der Änderung der Filmdicke α in einer Anstiegsrichtung erscheinen, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (35 nm bis 135 nm), und kann somit einfach eingestellt werden. According to the embodiments, the predetermined absorptivity Ya used in the laser beam switching step S16A as a criterion for determining the first absorptivity Y1 is set to 40%. In other words, the first absorptivity Y1 is equal to or higher than 40%. Thus, the film thickness α drops from the ratio between the film thickness α of the oxide film OM and the first absorptivity Y1 having a periodicity in which the local maximum values a and b and the local minimum values aa alternate with the change of the film thickness α appear in a rising direction within a predetermined range (35 nm to 135 nm), and thus can be easily adjusted.
Gemäß den Ausführungsformen geht in dem Verhältnis zwischen den Filmdicken α des Oxidfilms OM und der ersten Absorptionsfähigkeit Y1, die die in 3 abgebildete Periodizität aufweist, der Bereich der ersten Absorptionsfähigkeit Y1 entsprechend der Filmdicke α des Oxidfilms OM in dem ersten Filmdickenbereich Ar1a und in dem zweiten Filmdickenbereich Ar1b von 20% bis 60%. Auf diese Weise können ausreichend hohe Absorptionsfähigkeiten innerhalb des Breitenbereichs der Filmdicke α erhalten werden. Somit ist, obwohl abhängig von dem Wert der vorbestimmten Absorptionsfähigkeit Ya, die für die Bestimmung verwendet wird, wenn bestimmt wird, ob zu dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 umzuschalten ist, die Bestimmungsbedingung relativ nicht streng, und kann somit einfach erfüllt werden. According to the embodiments, in the relationship between the film thicknesses α of the oxide film OM and the first absorptivity Y1 corresponding to those in FIG 3 has the periodicity shown, the range of the first absorptivity Y1 corresponding to the film thickness α of the oxide film OM in the first film thickness region Ar1a and in the second film thickness region Ar1b of 20% to 60%. In this way, sufficiently high absorptivities within the width range of the film thickness α can be obtained. Thus, although depending on the value of the predetermined absorptivity Ya used for the determination, if it is determined whether to switch to the laser beam L1 forming the oxide film, the determination condition is relatively not strict, and thus can be easily satisfied.
Gemäß der zweiten Ausführungsform und der Modifikation ist an dem Oxidfilmausbildungsschritt S10 der den Oxidfilm ausbildende Laserstrahl L1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 rechtwinklig dazu einfallend. Somit kann die Absorptionsfähigkeit der bestrahlten Oberfläche 62a1 genau erhalten werden. According to the second embodiment and the modification, at the oxide film forming step S10, the laser beam L1 forming the oxide film is on the irradiated surface 62a1 incident to it at right angles. Thus, the absorbency of the irradiated surface 62a1 be obtained exactly.
Gemäß den Ausführungsformen hat das Bondverfahren: in dem Warmbondschritt S3 den Schritt S32 zur Erfassung des zweiten reflektierten Laserstrahls, die vierte Abgabe W4 zu erfassen, die die Abgabe des zweiten reflektierten Laserstrahls L4 ist, der aus dem Warmbondlaserstrahl L3 entsteht, der mit der dritten Abgabe W3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, aufgrund eines reflektiert Werdens durch die bestrahlte Oberfläche 62a1; und den Schritt zur Berechnung der zweiten Absorptionsfähigkeit, die zweite Absorptionsfähigkeit Y2 der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) für den Warmbondlaserstrahl L3 ausgehend von der dritten Abgabe W3 und der vierten Abgabe W4 zu berechnen. In dem Warmbondschritt S3 wird die dritte Abgabe W3 ausgehend von der zweiten Absorptionsfähigkeit Y2 angepasst, die sich mit dem Anstieg in der Bestrahlungszeit H des Warmbondlaserstrahls L3 ändert. According to the embodiments, the bonding method has: in the warm bonding step S3, the second reflected laser beam detection step S32 to detect the fourth output W4 which is the output of the second reflected laser beam L4 resulting from the warm bond laser beam L3 with the third output W3 on the irradiated surface 62a1 is emitted due to being reflected by the irradiated surface 62a1 ; and the step of calculating the second absorptivity, the second absorbance Y2 of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) for the warm bond laser beam L3 from the third output W3 and the fourth output W4. By doing Warm bonding step S3, the third output W3 is adapted from the second absorptivity Y2, which changes with the increase in the irradiation time H of the Warmbondlaserstrahls L3.
Durch diese Anpassung kann die Temperatur der ersten Bondoberfläche 62b einfach an einer Temperatur gehalten werden, die die Bondtemperatur Ta nahe des Schmelzpunktes für einen vorbestimmten Zeitraum ist. Somit kann, wie voranstehend beschrieben wurde, in dem Festphasendiffusionsbonden ein herausragendes Bonden erhalten werden, das eine hohe Bondfestigkeit aufweist. This adaptation allows the temperature of the first bonding surface 62b are simply kept at a temperature, the bonding temperature Ta is near the melting point for a predetermined period of time. Thus, as described above, in the solid-phase diffusion bonding, excellent bonding having a high bonding strength can be obtained.
Gemäß den Ausführungsformen ist das Bondgerät 10 ein Bondgerät, das den Warmbondlaserstrahl L3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 (erstes Metallelement) abstrahlt, um die erste Bondoberfläche 62b des Leitungsrahmens 62 zu erwärmen, und dabei die erste Oberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a des Metallanschlusses 51 (zweites Metallelement) zu bonden, das mit der ersten Bondoberfläche 62b in Berührung ist. Das Bondgerät 10 hat: die erster-Laserstrahl-Anpassungsabstrahlungseinheit 41, die den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 mit der ersten Abgabe W1 abstrahlt, um auf der bestrahlten Oberfläche 62a1 den Oxidfilm OM auszubilden, der eine Filmdicke α entsprechend der ersten Abgabe W1 und der Bestrahlungszeit H des den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 aufweist; die Einheit 43 zur Erfassung des ersten reflektierten Laserstrahls, die die zweite Abgabe W2 erfasst, die die Abgabe des ersten reflektierten Laserstrahls L2 ist, der von dem den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 aufgrund eines reflektiert Werdens durch die bestrahlte Oberfläche 62a1 erzeugt wird; die Einheit 44 zum Berechnen der ersten Absorptionsfähigkeit, die die erste Absorptionsfähigkeit Y1 der bestrahlten Oberfläche 62a1 des Leitungsrahmens 62 für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 ausgehend von der ersten Abgabe W1 und der zweiten Abgabe W2 berechnet; die Laserstrahlumschalteinheit 45, die den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1, der auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, zu dem Warmbondlaserstrahl L3 umschaltet, falls bestimmt ist, dass die erste Absorptionsfähigkeit Y1 gleich wie oder höher als die vorbestimmte Absorptionsfähigkeit ist; und die Warmbondsteuerung 40, die nach dem Umschalten zu dem Warmbondlaserstrahl L3 den Warmbondlaserstrahl L3 mit der dritten Abgabe W3 auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abstrahlt, um die erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen, bis deren Temperatur die vorbestimmte Bondtemperatur Ta erreicht, und die erste Bondoberfläche 62b an die zweite Bondoberfläche 51a bondet. Durch diese Konfiguration kann, wenn die Metallelemente zusammengebondet werden, ein Bonden erhalten werden, das die gleichen Wirkungen wie die aufweist, die in den Ausführungsformen beschrieben wurden. According to the embodiments, the bonding device is 10 a bonding device, the Warmbondlaserstrahl L3 on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 (first metal element) radiates to the first bonding surface 62b of the lead frame 62 to warm up, and thereby the first surface 62b to the second bonding surface 51a of the metal connection 51 (second metal element) to be bonded to the first bonding surface 62b is in contact. The bonding device 10 has: the first laser beam matching radiation unit 41 , the laser beam L1 forming the oxide film on the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 with the first output W1 radiates to the irradiated surface 62a1 to form the oxide film OM having a film thickness α corresponding to the first output W1 and the irradiation time H of the laser film L1 forming the oxide film; the unit 43 for detecting the first reflected laser beam detecting the second output W2 which is the output of the first reflected laser beam L2 emitted from the laser film L1 forming the oxide film due to being reflected by the irradiated surface 62a1 is produced; the unit 44 for calculating the first absorption capacity, the first absorption capacity Y1 of the irradiated surface 62a1 of the lead frame 62 for the laser film L1 forming the oxide film, calculated from the first output W1 and the second output W2; the laser beam switching unit 45 that the laser film L1 forming the oxide film, that on the irradiated surface 62a1 is switched to the Warmbondlaserstrahl L3 switches, if it is determined that the first absorption capacity Y1 is equal to or higher than the predetermined absorption capacity; and the warmbond control 40 in that after switching to the warm bond laser beam L3 the hot bond laser beam L3 with the third output W3 is applied to the irradiated surface 62a1 radiates to the first bonding surface 62b to heat until its temperature reaches the predetermined bonding temperature Ta, and the first bonding surface 62b to the second bonding surface 51a Bondet. With this configuration, when the metal members are bonded together, a bonding having the same effects as those described in the embodiments can be obtained.
Gemäß den Ausführungsformen erfasst die Einheit 42 zum Erfassen des ersten reflektierten Laserstrahls die zweite Abgabe W2 des ersten reflektierten Laserstrahls L2 mit dem Leistungsmesser 24. Durch diese Konfiguration können die erste Absorptionsfähigkeit Y1 der bestrahlten Oberfläche 62a1 für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 genau berechnet werden. According to the embodiments, the unit detects 42 for detecting the first reflected laser beam, the second output W2 of the first reflected laser beam L2 with the power meter 24 , By this configuration, the first absorption ability Y1 of the irradiated surface can be 62a1 are accurately calculated for the laser film L1 forming the oxide film.
Ein Bondverfahren hat: einen Oxidfilmausbildungsschritt S10, auf einer bestrahlten Oberfläche 62a1 einen Oxidfilm OM auszubilden, der eine Filmdicke entsprechend einer ersten Abgabe W1 und einer Bestrahlungszeit eines den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahls L1 aufweist; einen Schritt S12 zur Erfassung eines ersten reflektierten Laserstrahls, eine zweite Abgabe W2 zu erfassen; einen Schritt S14 zur Berechnung einer ersten Absorptionsfähigkeit, eine erste Absorptionsfähigkeit für den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl L1 zu berechnen; Laserstrahlumschaltschritte S16A und S16B, den den Oxidfilm ausbildenden Laserstrahl, der auf die bestrahlte Oberfläche 62a1 abgestrahlt wird, zu einem Warmbondlaserstrahl umzuschalten; und einen Warmbondschritt S3, eine erste Bondoberfläche 62b zu erwärmen, bis die Temperatur davon eine vorbestimmte Bondtemperatur Ta erreicht, und die erste Bondoberfläche 62b zu einer zweiten Bondoberfläche 51a zu bonden. A bonding method has: an oxide film forming step S10 on an irradiated surface 62a1 to form an oxide film OM having a film thickness corresponding to a first output W1 and an irradiation time of a laser beam L1 forming the oxide film; a step S12 for detecting a first reflected laser beam to detect a second output W2; a first absorptivity calculation step S14 of calculating a first absorptivity for the laser film L1 forming the oxide film; Laser beam switching steps S16A and S16B, the laser beam forming the oxide film, on the irradiated surface 62a1 is emitted to switch to a Warmbondlaserstrahl; and a hot bonding step S3, a first bonding surface 62b to heat until the temperature thereof reaches a predetermined bonding temperature Ta, and the first bonding surface 62b to a second bonding surface 51a to bond.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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